Почему Космос нужен нам всем?
На правах дисклеймера
Я не пытаюсь нарисовать здесь «единую программу развития» космической отрасли, нет у меня таких знаний. Просто пройдусь по самым интересным (с моей точки зрения) технологиям и рискну «на кончике пера» найти возможные точки пересечения и развития. Любые обсуждения — приветствуются. Формат — перевод и компиляция источников, немного авторских комментариев, ссылки на сайты разработчиков и внедрителей, ну и картинки для привлечения внимания.
И еще. Упор делается на гражданский космос. Поклейка танчиков сухопутных, водоплавающих и орбитальных вместе с милитаристами всех мастей идет лесом в другом, не моем треде. Я пацифист. Благодарю за понимание.
Связь
Самое очевидное применение космоса — связь. Спутники могут выступать как непосредственные ретрансляторы сигнала между абонентами, так и работать цепочкой промежуточных ретрансляторов. Для увеличения скоростей передачи данных между спутниками можно использовать оптический канал, разреженные остатки атмосферы на НОО не ослабят лазерный луч. Небольшая рабочая высота спутников решает сразу две проблемы — снижает потребную мощность передатчика (сигнал ведь слабеет пропорционально квадрату расстояния) и упрощает утилизацию вышедшего из строя спутника в верхних слоях атмосферы.
Лучший пример технологии — спутники Starlink, легкие КА массой
227 кг, размещаемые на НОО.
Электроракетные двигатели, устанавливаемые на StarLink начиная с модификации V1.0 , обеспечивают как ориентацию, как и поддержание орбиты. Плазменные двигатели SPT-100HET спутников StarLink обладают высоким удельным импульсом(
1600c) и работают на безопасном, экологически чистом топливе — ксеноне и криптоне.
Избыток энергетических и вычислительных ресурсов спутников космической связи можно использовать для наблюдений за земной поверхностью, астрономических наблюдений, геофизических исследований (измерения магнитного поля и гравитационных аномалий). А еще они смогут обеспечить нам Internet of Sattelites. Этот как IoT. Только в космосе.
Картография, ДЗЗ, геодезия
Легкие и сверхлегкие спутники способны нести на борту оптику, обеспечивающую качественную съемку земной поверхности. Лучший пример «легких» спутников наблюдения — КА Dove и SuperDove компании PlanetLabs
Спутники Dove ожидают своей очереди к запуску на складе PlanetLabs
Высота орбиты, км
Ширина полосы просмотра, км
На борту микроспутников может размещаться не только фотооборудование, но и радиометрические приборы, с помощью которых можно вести сбор метеорологических данных в режиме реального времени. Сейчас уже действует прототип — кубсат TEMPEST, созданный компанией Blue Canyon Technologies.
Наложение снимков урагана Florence, сделанных метеоспутником GOES и TEMPEST
Основные характеристики КА «TEMPEST»
Высота орбиты, км
Ширина полосы наблюдения, км
Рабочий диапазон частот, ГГц
Масса и габариты
3 кг, формат КА — 3U
Непрерывно получаемые с НОО данные о состоянии атмосферы могут быть жизненно важны для подготовки к экстремальным погодным условиями, в первую очередь — безопасности морских и воздушных перевозок.
Спутники как часть системы управления транспортными потоками
Находящийся на низкой орбите кубсат вполне может принимать данные с транспондеров грузовых кораблей, а затем передавать их конечным пользователям. Компания Meisei Electric Co.LTD уже разрабатывает миниатюризованный приемник (8 см * 8 см * 6 см) сигналов AIS для установки на кубсаты формата 3U
Еще одно неожиданное применение данных спутниковой съемки — повышение эффективности кораблей с ветроэнергетическими установками. Проект OCEANBIRD, к примеру, предполагает создание парка крупногабаритных (длина — 200м, водоизмещение — 32000 тонн) парусников с вспомогательной электрической силовой установкой
Это — примерный вид системы SEABIRD, футуристичного вида паруса — аэродинамические профили. Компания Wallenius Marine
Регулярно обновляемые карты ветров и течений могут быть подспорьем в формировании оптимальных траекторий для хайтековых парусников. Вполне возможно, что перспективное направление развития морских перевозок — это флот дронов с парус-электрическими или парус/СПГ силовыми установками (Или, чем черт не шутит — с маломощной ЯСУ), задания которых корректируются на основе данных от группировок метеоспутников на базе TEMPEST, передаваемых через сети, подобные StarLink и отслеживаемые по сигналам ASI-бортовых транспондеров.
Мультиспектральная съемка
Кубсаты могут выступать и платформами для мультиспектральной съемки земной поверхности. Пример мультиспектрального датчика для кубсатов формата 3U и крупнее — Chameleon Imager . Результаты анализа мультиспектральной съемки могут применяться для решения самых разных задач.
Оптимизация работы систем ирригации и обработки сельхоз-угодий химикатами, удобрениями и биологическими агентами. Уже существуют системы мониторинга состояния посевов с помощью дронов, измеряющие уровень водного стресса посевов. Осторожно, наукоемко и на английском.
Еще одна работа посвящена оценке уровня заражения кукурузных посевов вредителями на основе данных мультиспектральной съемки.
Следующий шаг — вынести систему в космос для расширения полосы охвата и меньшей зависимости системы мониторинга от погодных условий.
Данные мультиспектральной съемки могут передаваться на землю, где на их основе операторы-агрономы смогу уточнить схемы орошения посевов и оставить программы обработки посевов. Возможно — при помощи все тех же дронов
Агро-дрон компании Small Robot Company (Великобритания). Им не управляют из космоса. Пока что не управляют
Мультиспектральная съемка также может оценивать продуктивность водных биомов. Точная оценка цвета поверхности океана позволяет оценить параметры углеродного и азотного цикла в приповерхностных водах и продуктивность планктона. Данные со спутников могут использоваться для выбора участков океана под аквакультуру и разведки рыбных ресурсов:
Мониторинг космического пространства
Понятно, что на низких (до 1000 км) орбитах должна собраться внушительная (
2500 — 5000) группировка КА. И эту группировку необходимо обслуживать, снабжая информацией, необходимой для ее выживания (и недопущения синдрома Кесслера)
Земная атмосфера — сущность непостоянная, изменения солнечной активности приводят к ее расширению(и ускоряют затухание орбит спутников). Поскольку большинство перспективных спутников — это сверхмалые и малые КА с низкой нагрузкой на мидель (и достаточно «парусные»), то даже небольшое расширение термосферы может привести к существенному снижению сроков жизни КА (и к необходимости досрочного пополнения группировки). К счастью, современные технологии ЭРД позволяют компенсировать потери скорости малыми расходами топлива. Решение проблемы — спутники мониторинга космического пространства, поставляющие данные для маневров подъема орбиты для компенсации «распухания» верхних слоев атмосферы.
Мониторинг космолома. Спутники оптического, радиолокационного и ЛИДАР-наблюдения могут дополнять наземные службы мониторинга околоземного пространства и содействовать им, поставляя свежие данные о космоломе. Спутники StarLink уже располагают ДУ и набором бортовых алгоритмов для предотвращения столкновений.
Борьба с космоломом. Здесь возможен целый спектр решений, простейшее — кубсат, оснащенный гарпуном и собственной ДУ и/или надувным / раскладывающимся аэродинамическим тормозом для погружения фрагмента космического мусора на орбиту, «увязающую» в плотных слоях атмосферы и обеспечивающую падение обломков в безопасном регионе. НАСА уже проводит работы по установкам, использующим эффект солнечного паруса и тормозящие аэродинамические устройства для свода спутников с орбиты
Более сложный вариант — орбитальная платформа, оснащенная мощной энергетической установкой, системами наведения и лазерной системой. На поверхности «обстреливаемого» куска космолома возникнет плазма, которая создаст механический импульс, понижающий орбиту фрагмента для надежного захвата атмосферой. В журнале «Chinese Society of Aeronautics and Astronautics» уже предложен проект КА с лазерной установкой килоджоулевой мощности для сведения с орбиты фрагментов космолома массой
Солнечная энергетика
Возможное ответвление технологии дистанционной энергии на орбите — питание энергоемких систем КА (ионные двигатели, радарные установки для наблюдения за земной поверхностью). Развитая площадь солнечных батарей на низкой орбите снижает срок жизни КА, и возможен вариант, при котором специализированный спутник на промежуточной орбите (
750 — 1000 км), оснащенный достаточно мощной солнцеэнергетической установкой и антенной решеткой, передает энергию для питания КА на низкой орбите или даже дронам в атмосфере или на поверхности Земли. Или Марса.
Прототип такой системы уже отрабатывался на экспериментальном беспилотном космическом корабле X-37 OTV, запущенном в рамках миссии USSF-7 17 мая 2020 года.
Второе возможное направление — орбитальные отражатели, передающее солнечную энергию на Землю. Простейший вариант — зеркала из надувных и раскладывающихся металлизированных конструкций, передающие дополнительную солнечную энергию к наземным солнечным электростанциям.
Это — спутник «Echo». Металлизированный баллон диаметров в 100 футов из шестидесятых. И возможный прототип для орбитальных «Зеркал Архимеда». Материалы официального сайта NASA
Если оценивать массовое совершенство орбитального зеркала на базе надувной конструкции типа Echo (0,09 кг/м 2 ) с коэффициентом запаса 1,66 на элементы жесткости, систему ориентации зеркал и управляющую автоматику, то тяжелый носитель с полезной нагрузкой в 20 тонн сможет вывести на НОО «зеркало» площадью в 133000 м 2 . Такое зеркало способно перенаправить на Землю поток энергии мощностью 180 МВт.
Солнечная печь Паркента (Узбекистан). Возможный прототип наземной станции в системе орбитальных зеркал-концентраторов
Сожалею, если материал вышел хаотично. Я обязательно исправлюсь в следующем выпуске
Источник
Почему человечеству НЕ нужен космос?
Эти гениальные фотографы, которые бороздят просторы вселенной своими супер дорогими фотоаппаратами, приносят больше вреда человечеству чем бомжи в метро все вместе взятые. Большинство людей никогда в космосе не побывают. Зачем вообще нам понадобился космос?
Вы знаете сколько стоил человечеству снимок чёрной дыры? Согласно открытым данным и многочисленным статьям в интернете, на это мероприятие выделили 14мл.евро. За такие деньги, не только снимок, но и видео чёрной дыры, в разрезе, сверху и снизу, сикась накось, вам создадут ребята с сайта фрилансеров.
Да, я действительно хочу сказать, что непонятно каким образом был получен данный шедевр и не с сайта ли фрилансджоб эта картинка?
Мани Мани.
Ну хорошо, предположим 14 лямов потратили на аренду всех телескопов которые только есть на земле, ок, принято. Но вопрос остаётся открытым. Зачем нам этот снимок? Мы никогда в жизни не сможем прилететь к этой дыре. Потому что до неё даже световой луч не долетает, тем более никогда не долетит соединённая группа атомов в виде космического коробя. Мы никогда в жизни не сможем получить хоть какую то информацию из чёрной дыры. Этот снимок, никак не поможет будущим поколениям спасти землю от пластика или решить вопрос с голодом и бесконтрольным размножением человека или с его вымиранием. У меня две гипотезы, либо, кто то отмыл деньги, либо, кто то их ворует через гранты на исследование космоса.
Когда нам показывают снимки с Марса или с невероятно дорогого фотоаппарата под названием Хабл, то у людей, возникает ложная иллюзия того, что вот еще чу чуть, совсем еще немного и мы сможем все улететь с этой планеты, куда-нибудь в другое место. Ведь этого места в космосе вооооон сколько! Осталось только придумать как туда добраться. Читайте Почему человечество никогда не улетит с земли
И пока мы развлекаемся невероятно интересными фотоснимками, невероятно интересных мест, то место, где мы живём, становится все менее и менее приспособленным для проживания. Я не хочу сейчас перечислять проблемы засорения океана, повышение CO2 в атмосфере, разрушение озонового слоя, вырубку лесов, системные проблемы самого общества, такие как эгоизм, коммунизм, демократия из которых и происходят вообще все проблемы земли. Я просто бы хотел, чтобы вы минуточку подумали, 14 милионов евро КАРЛ, чтобы на земле НИЧЕГО не произошло. Весь набор спутников ГЛОНАСС стоит около 28 мл евро. А здесь фоточка, дырочки, за 14.
Космос начал развиваться благодаря холодной войне. Спутники всегда и с обеих сторон использовались для слежки за противником. Наша сегодняшняя система ГЛОНАСС изначально была спутниковой системой противоракетной обороны. Соответственно Космос это военная штука изначально. Кроме как для войны космос практически не используется. Практически, потому, что еще есть гражданские GPS, google maps, картография, дорогущий Интернет через спутник, ну и дорогая спутниковая связь (как правило используется военными, опять же). Ну и для того, чтобы как то оправдать траты на военный космос, нам хомячкам показывают неизведанные космические пространства и черные дырочки. И убеждают раз за разом, что вот еще чу чуть и мы все, люди, человеки, нового поколения, предназначены заселить новые миры и продолжить распространение человеческого генома по всей вселенной, включая педофилов, сифилизных проституток и крутых реперов с татухами на лице, НАЧНЕМ, так сказать, распространять свой величайший потенциал, под названием человек!
Ну и пару заблуждений хомячков:
Большинство думает, что после выхода на орбиту, космический аппарат зависает в невесомости, тогда как по факту он движется 8км в 1 секунду и только лишь по этой причине не падает на землю. Большинство думает, что группа атомов(в форме космического корабля), может преодолеть меж звёздное пространство, тогда как по факту только волновые частицы(фотоны например) могут это сделать.
Источник
Еще «Поехали!» скажи: зачем человеку космос
Космос начинается с детства. Мы все проходим через периоды увлечения динозаврами и шалашами, рыцарями и принцессами, Барби и роботами — но космос обязательно будет у каждого. У кого-то едва по касательной, мерцательно, у кого-то — в виде короткой, но яркой любви: Лайка, Юра, Королев, Звездный, Армстронг; а у кого-то уже на всю жизнь, необязательно все время: короткими приступами любви, ностальгии, надежды, любопытства, гордости…
Рассудочный взрослый вопрос «А зачем вообще нужен этот космос?» приходит гораздо позже и многих из нас ставит в тупик. Бытовые задачи вроде связи, погоды и картографии давно решаются спутниками, которые каждый год десятками выводятся на орбиту и выполняют свое скромное, но важное дело. Еще есть вечный источник научных экспериментов, международной дружбы и смешных орбитальных видео — это МКС, проект, который регулярно рискует лишиться важного финансирования, потому что очень же дорого. Окей, но зачем же все эти красивые жесты вроде возврата на Луну и освоения Марса? К чему человечеству все эти траты, если профит неясен и, вообще, космос — это дорогое и не очень уютное место?
Это, увы, правда: как метко замечает современный фантаст Чарли Стросс, «приматы в консервной банке в космосе» — так себе идея. Это плохо для здоровья: космическая радиация облучает тела космонавтов и увеличивает шансы заболеть раком, а состояние невесомости серьезно ударяет по сердечно-сосудистой системе и состоянию костей — так, что после многомесячных вахт на орбите приходится примерно столько же восстанавливаться. Мы созданы для того, чтобы жить в условиях гравитации и под покровом атмосферы и магнитосферы, которые защищают нас от большей части метеоритов и космического излучения, — и это веские аргументы за то, чтобы оставаться на Земле, ну или, по крайней мере, не высовываться за пределы магнитосферы. И все равно раз за разом находятся смельчаки, которые готовы высовываться, тратя годы на подготовку к опасному путешествию и рискуя здоровьем и жизнью. Зачем?
Вопрос «А зачем вообще нужен этот космос?» многих из нас ставит в тупик.
Ответ здесь напрашивается неочевидный и несколько парадоксальный: в космос нас тянут наши детские неумирающие мечты, раз за разом поднимающие нашу, не побоюсь этого слова, генетическую тягу к исследованиям и экспериментам, — в конце концов, мы все еще охотники-собиратели, и если раньше отправлялись на поиски нового ареала обитания, когда портилась погода, истощались пастбища, уходила дичь или надвигался ледник, сейчас мы с таким же рвением готовы отправиться на поиски новых ландшафтов и горизонтов на других планетах. Это в нашей крови. Нет у этого устремления в космос никакого логического объяснения, кроме того, что это — часть нашей идентичности, часть человеческого условия, часть нашей жизни, в конце концов. Но есть одна проблема, самая неочевидная и самая любопытная — психологическая.
Космос начинался с суперменов. Вообще, это хорошая задачка: когда отправляешь на орбиту человека в первый раз за всю нашу историю, кого из шести миллиардов отправить? Обе супердержавы, соревновавшиеся за первенство, быстро нашли логичный ответ: конечно же, военных летчиков, ведь эти бесстрашные люди привыкли взвешенно рисковать, в буквальном смысле находясь внутри железного ящика с ракетой сзади и крыльями по бокам. Идея посадить их в железный ящик с ракетой побольше и крыльями поменьше и запустить подальше звучит разумно и в первые годы освоения космоса неплохо работала — ровно до тех пор, пока не началась эра космических станций: однодневный героизм закончился, началась многомесячная рутина (этот любопытный исторический факт очень красиво показывается в фантастическом, но довольно правдоподобном сериале For All Mankind на Apple TV+). И космосу потребовались совсем другие люди: спокойные, уживчивые, ответственные, дружелюбные, приятные. Суперзвезд сменили простые душевные ребята — именно такое ощущение складывается после общения с любым космонавтом, выдержавшим многочисленные испытания космического отряда (заметная часть кандидатов в отряде прокалывается именно на психологических тестах): они тоже любят свою семью и близких, тоже любят свою работу и хотят вернуться после нее домой, тоже боятся космоса и выхода в открытый космос, просто им неловко рассказывать об этом в публичных интервью. Предложу еще одну неожиданную мысль: современные космонавты — обычные люди, обладающие внушительным списком soft skills и практическими знаниями (зачастую инженерными, но не только!), максимально адаптированные для совместной работы с другими людьми в условиях очень ограниченного пространства и многомесячной изоляции… В общем, зазвучали знакомые слова, и ответ становится понятным: космос нужен, чтобы нас объединить.
Однодневный героизм закончился, началась многомесячная рутина.
На орбите необходима кооперация. Когда мы вернемся на Луну и отправимся на Марс, там тоже понадобится кооперация. Возможно, космонавты — обычные люди, выполняющие важную и ответственную работу и при этом рискующие своим здоровьем и своей жизнью, — и есть образцовые члены какого-то идеального общества будущего, в котором мы все сможем быть взрослыми, ответственными, предупредительными, доброжелательными, общительными, компанейскими, дружелюбными? Мы ведь и правда хотим такими быть? И это идеальное общество не абстрактный романтический образ, а вполне достижимая цель, которая может стать актуальной.
Немного странно писать о вещах космологического масштаба изнутри мимолетной человеческой жизни, но ведь и наши предки сотни тысяч лет назад не предполагали, что их потомки доживут до какого-то невероятного далекого будущего, где каждый в своих возможностях управлять окружающим миром будет равен небольшому божеству. Так и мы можем только загадывать, что будет с человечеством через сотню тысяч лет. Континенты будут перемещаться, климат — меняться (с нашей помощью и без нее), Солнце — постепенно гаснуть… Одно очевидно: если что и приведет нас туда в целости и сохранности, так это кооперация — и космос вместе с космонавтикой как романтический, но вполне достижимый идеал этой кооперации. И тогда невероятное светлое космическое будущее станет возможным, будничным, реальным — и это прекрасно.
Источник