Новые технологии в освоении космоса
Научный прогресс последних лет позволил человеку значительно расширить понимание о Вселенной, но в ее глубинах по-прежнему остается множество неизведанного. Масштабное освоение космоса сдерживает дороговизна и низкая эффективность космических аппаратов. Аэрокосмические агентства и компании всего мира разрабатывают новые космические технологии, которые призваны решить эту проблему и сделать возможными межпланетные путешествия и продолжение поисков неземных форм жизни.
Лифт в космос
Компания Obayashi Corporation из Японии в 2012 году заявила о своей работе над созданием лифта в космос, которая должна закончится к 2050 г. Для этого планируется строительство космодрома на Земле, который будет связан с размещенной на высоте 35 500 км от земной поверхности космической станцией. Там будут располагаться жилые помещения и космические лаборатории. Объекты будут соединены с помощью кабеля из углеродных нанотрубок и генетически модифицированного паучьего шелка. Новые технологии позволят лифту достигать скорости 201 км/ч и вмещать до 30 пассажиров. Планируемая продолжительность подъема составляет около 8 дней.
Skylon
Разработка английской компании Reaction Engines Limited – космический самолет Skylon – будет осуществлять взлет и посадку на обычной взлетно-посадочной полосе и может использоваться как самолет, а в верхних слоях атмосферы после достижения сверхзвуковой скорости переходить в режим ракеты для выхода на околоземную орбиту. Это становится возможным благодаря специально разработанному воздушно-реактивному двигателю Sabre, который работает по новейшей технологии предварительного охлаждения кислорода из забортового воздуха или собственных баков. Ожидается, что Skylon позволит в 15-20 раз уменьшить стоимость «космической» доставки грузов объемом 12-15 т на орбиту Земли.
CleanSpace One
Многочисленный мусор, вращающийся в космосе недалеко от Земли, периодически уничтожает или повреждает другие важные объекты. А его постоянно увеличивающееся количество заставляет ученых разрабатывать новые технологии по его ликвидации. Специалисты института EPFL (Швейцария) представили для этих целей космический аппарат CleanSpace размером 30х30х10 см, рассчитанный на одноразовое использование. Его первой целью должен стать швейцарский спутник Swisscube, выпущенный на орбиту в 2009 г. Аппарат-уборщик захватит свою цель и переместится с ней в верхние слои атмосферы, где оба должны сгореть. Стоимость проекта CleanSpace оценивается в $11 000 000, а при успешном выполнении миссии планируется наладить его серийное производство, чтобы поддерживать чистоту в околоземном пространстве.
James Webb Space Telescope
В 2017 г. космическое агентство NASA получило высокотехнологичный космический телескоп, который должен помочь ученым в поисках проявлений жизни в бескрайних просторах Вселенной. Аппарат стоимостью 8,8 млрд. долл., созданный по новым технологиям, позволит исследовать в космосе множество наиболее отдаленных планет, вычислять их размеры и замерять содержание в атмосфере воды, углекислого газа и других веществ. Главная отличительная особенность телескопа James Webb – дальность действия. он способен сканировать пространство на отметке 300 млн лет после Большого взрыва, когда началось зарождение видимого света.
Бестопливный двигатель EmDrive
Ученым из КНДР удалось создать уникальный экземпляр двигателя, который работает, нарушая законы сохранения импульса. Внешне он выглядит как положенное на бок ведро, работает за счет преобразования микроволн в тягу, а питается от солнечной энергии. Принцип его работы противоречит всем известным законам физики, поэтому некоторые специалисты склонны считать, что экспериментальный образец построен с ошибкой и реальные образцы не будут работать. Но если все рассчитано верно, то использование новой технологии EmDrive позволит запускать аппараты для освоения глубокого космоса без жидкого топлива и разгонять их до невероятных скоростей. К примеру, они смогут достигать границ Солнечной системы в течение 1 года, а не нескольких десятилетий.
Солнечный зонд Parker Solar Probe
Космический аппарат, не превышающий размеров легкового автомобиля, разработан специалистами NASA для исследования атмосферы Солнца. После 7-летней раскрутки вокруг Венеры Parker Solar Probe направится прямо к Солнцу, чтобы приблизиться к его поверхности на расстояние около 6 000 000 км. До этого к главной Звезде удавалось приблизиться только на 43 000 000 км с помощью аппарата Гелиос 2.
Начало миссии запланировано на 2018 г., а ее продолжительность рассчитана на 3 года, в течение которых зонд он пройдет вблизи Солнца 24 раза и сможет приблизиться к нему на расстояние в 10 раз ближе, чем орбита Меркурия. Для защиты от экстремальных температур (до 2500 °С) он оборудован специальным щитом из композитного углерода толщиной 12 см.
«Венероход»
Специалисты лаборатории NASA работают над новыми технологиями для изучения Венеры. Основная проблема заключается в том, что ее окружающая среда довольно агрессивна: атмосфера нагревается до 462°С и в 90 раз превышает плотность земной атмосферы, поэтому здесь формируется давление, которое не в состоянии выдержать даже самый прочный корпус атомной лодки. В связи с этим требуется создать космический аппарат с минимальным количеством электроники, иначе она очень быстро выйдет из строя.
Новый проект под названием AREE (Automaton Rover for Extreme Environments) представляет собой планетоход, который будет оснащен ветряным двигателем и солнечными панелями для работы. Вся информация будет собираться с помощью механических компьютеров и транслироваться на орбитальную станцию с использованием азбуки Морзе.
Станция Deep Space Gateway
Ученые NASA работают над разработкой окололунной орбитальной лаборатории, запуск которой планируется на начало 2020-х г. г. Новая Deep Space Gateway призвана заменить МКС, после того, как к 2024 г. закончится срок службы последней. Среди главных задач проекта отмечается испытание новых технологий освоения дальнего космоса и подготовки к дальним межпланетным перелетам, в частности, к путешествию на Марс.
Расположение станции на окололунной орбите позволит получить уникальную среду для изучения космоса и его влияния на человека. Deep Spce Gateaway планируется оснастить радиообсерваторией, подходящей для анализа излучения эпохи «Темных веков» (соответствует времени 380 000 – 550 000 лет после Большого взрыва).
Технология SpiderFab
Компания Tethers Unlimited работает над созданием новейшей технологии объемной печати SpiderFab, которая позволит печатать и собирать космические корабли прямо в космосе.
Проектом предусмотрена разработка паукообразных роботов в условиях невесомости будут создавать на 3D принтерах из полимерных и других материалов отдельные детали и впоследствии собирать из них космические аппараты. В результате их не придется запускать с Земли, что значительно сократить стоимость кораблей и появится возможность собирать конструкции гораздо больших размеров, чем это позволяют современные технологии.
Лазерная связь
Для успешного освоения космоса важное значение имеет связь, но большинство современных передатчиков потребляет для передачи данных слишком большое количество энергии, что особенно критично во время длительных космических путешествий. Помочь в этом вопросе может использование новых технологий передачи данных посредством лазера, благодаря которой скорость передачи по сравнению с радио передатчиками увеличится в 10-100 раз.
В качестве эксперимента агентство NASA запустило в сентябре 2017 г. лазерную систему передачи данных LLCD на спутнике LADEE, который занимается исследованием лунной атмосферы. Система показала рекордные показатели: лазерный луч передавал данные на Землю со скоростью 622 Мб/с, а обратно – со скоростью 20 Мб/с.
Источник
Космические технологии: обзор и сферы применения
Конструкторы практически ежедневно реализуют свои, казалось бы, фантастические идеи. Космические технологии развиваются стремительно. Некоторые из них приживаются и на Земле. Если раньше ракета или космический корабль были просто фантастикой, то чем удивят конструкторы в будущем? Новыми роботами или созданием лунного города, использованием космического оружия или звездолетом, пересекающим галактику?
Общие сведения
Космические технологии прочно обосновались во многих отраслях народного хозяйства в годы научно-технического прогресса (НТП). Чем выше достижения в исследовании и эксплуатации этой сферы, тем более развитой кажется страна.
Хотя отрасль еще достаточно молода, ее становление и совершенствование происходит стремительно. Поэтому для исследования космического пространства государствам необходимо объединится и приложить максимум усилий.
Освоение бесконечного пространства позволило применять космические технологии на Земле. К примеру, телевизионные и радиовещательные спутники используют в образовательных целях. Земляне имеют возможность получить огромный багаж знаний, просто включив телевизор или радиоприемник. Поэтому космос и образование являются двумя связанными между собой процессами: покорить безразмерное пространство без нужных знаний невозможно, однако оно располагает невероятно эффективными средствами для совершенствования и развития науки.
Космическое оружие
Многие развитые государства давно работают над тем, чтобы создать оружие, которое способно поражать наземные объекты с орбиты. Бюджет каждой страны предусматривает выделение средств на космические технологии: их создание, исследование и эксплуатацию.
Американские СМИ утверждают, что таким оружием может стать спутник, который запускается с земли. На нем базируется ракета, необходимая для нанесения такого удара. Конструкторы США уже работают над чертежами объекта. После выполнения поставленной цели космический аппарат возвращается на базу с околоземной орбиты. Подобное оружие, по замыслу конструкторов, перезаряжается. После профилактических мер оно снова направляется в космос для выполнения следующей задачи.
Разработка орбитального самолета
Ученые многих государств отказались от идеи его создания, выбрав более перспективные, на их взгляд, варианты. Существуют проекты, в которых предусматривается разработка корабля многоразового использования, выводимого на орбиту ракетой-носителем. Орбитальный самолет будет возвращаться без использования крыльев, хотя облик у транспорта останется более традиционным.
Наиболее перспективным считается проект от компании SpaceX под названием Dragon. Идея заключается в создании космического корабля, способного неоднократно подниматься на орбиту и возвращаться на Землю. Оказывается, Dragon впервые состыковался с МКС в 2012 г. Второй запуск после ремонта пришелся на 2017 г. По статистике, аппараты Dragon уже 15 раз посетили космос.
Лунный город: вымысел или реальность?
Еще в Советском Союзе проходили исследования земного спутника. Прошло 42 года, власти разработали федеральную космическую программу, благодаря которой планируется создать и запустить для глубокого исследования Луны 5 космических аппаратов. Эксперименты и наблюдения будут проводиться с поверхности спутника и ее орбиты. Планируется доставить на Землю образцы грунта и записи ученых.
В планы российских ученых входит создание лунной базы. На земном спутнике нет атмосферы, поверхность подвергается метеоритным атакам, вспышки на Солнце радиоактивны и приведут к гибели космонавтов. Поэтому было принято решение обустроить лунный город под грунтом.
Оказывается, Германия планировала создать подобную базу еще в конце 30-х XX века для наблюдения за запуском баллистических ракет. В 1937 г. на месте современной Чернобыльской АЭС находился фундамент военного городка «Киев-17». Предполагалось, его инфраструктура будет космодромом со стартовыми столами. Однако война поменяла планы многих государств.
Уже в 1969 г. существовала разработка лунной базы. Модуль должен был фиксироваться посредством различных устройств, к примеру, самораскрывающегося каркаса, закрепленного монтажной пеной.
Современные ученые взяли за основу проект 70-х годов XX века. Лунное поселение включало следующие элементы:
- сеть стационарных научных станций;
- искусственные спутники;
- передвижные станции;
- транспортные средства, объединяющиеся в автопоезд;
- космодром;
- агрегаты для получения кислорода и воды из лунного грунта.
Недалек тот день, когда планы некоторых государств по обустройству поселения на спутнике Земли будут осуществлены.
Разновидности роботов
В целом космические роботы делятся на 4 категории:
- Спутники. Предназначены для сбора информации в одном полушарии и передачи ее в другое.
- Роверы. Они способны приземлиться на поверхности небесного тела и исследовать его. Случаи такого «путешествия» зафиксированы на Луне, Марсе и Венере.
- Зонды, измерительные инструменты. Аппараты необходимы для изучения Солнечной системы без необходимость приземляться на поверхность. В их арсенале имеются камеры и инструменты для измерения условий на небесных телах.
- Приспособления для обеспечения помощи астронавтам во время космических полетов.
Перспективы развития технологий
Космонавтика развивается семимильными шагами. По одному американскому проекту осваивать Марс будут астронавты-добровольцы, которые согласны не вернуться домой. Предполагается, что они станут развивать поселение и начнут колонизацию красной планеты. Правительства стран обеспечат добровольцев всем необходимым: ядерным реактором и агрегатами, созданными по инновационным технологиям. Каждые 2 года, когда Земля будет находиться на минимальном расстоянии от Марса, к колонизаторам будут отправляться новые добровольцы с запасом всего необходимого.
Этот проект бесценен по своей сути. Если человек сможет ступить на поверхность красной планеты и обжиться там, это продвинет земную цивилизацию на новый уровень. У человечества появится надежда на спасение, если планету постигнут катаклизмы. В современном мире это кажется фантастикой, но в будущем космические технологии будут настолько развиты, что планы по освоению Марса и всей Солнечной системы вполне могут стать реальностью.
Источник