Приборы для изучения космоса


Неизведанные глубины Космоса интересовали человечество на протяжении многих веков. Исследователи и ученые всегда делали шаги к познанию созвездий и космического простора. Это были первые, но значительные достижения на то время, которые послужили дальнейшему развитию исследований в этой отрасли.

Приборы для изучения космоса

Немаловажным достижением было изобретение телескопа, с помощью которого человечеству удалось заглянуть значительно дальше в космические просторы и познакомиться с космическими объектами, которые окружают нашу планету более близко. В наше время исследования космического пространства осуществляются значительно легче, чем в те года. Наш портал Kvant.Space предлагает Вам массу интересных и увлекательных фактов о Космосе и его загадках.

Приборы для изучения космоса

Первые космические аппараты и техника


Активное исследование космического пространства началось с запуска первого искусственно созданного спутника нашей планеты. Это событие датируется 1957 годом, когда он и был запущен на орбиту Земли. Что касается первого аппарата, который появился на орбите, то он был предельно простым в своей конструкции. Этот аппарат был оснащен достаточно простым радиопередатчиком. При его создании конструкторы решили обойтись самым минимальным техническим набором. Все же первый простейший спутник послужил стартом к развитию новой эры космической техники и аппаратуры. На сегодняшний день можно сказать, что это устройство стало огромным достижением для человечества и развития многих научных отраслей исследований. Кроме того, вывод спутника на орбиту был достижением для всего мира, а не только для СССР. Это стало возможным за счет упорной работы конструкторов над созданием баллистических ракет межконтинентального действия.

Приборы для изучения космоса

Именно высокие достижения в ракетостроении дали возможность осознать конструкторам, что при снижении полезного груза ракетоносителя можно достичь очень высоких скоростей полета, которые будут превышать космическую скорость в ~7,9 км/с. Все это и дало возможность вывести первый спутник на орбиту Земли. Космические аппараты и техника являются интересными из-за того, что предлагалось много различных конструкций и концепций.


Приборы для изучения космоса

В широком понятии космическим аппаратом называют устройство, которое осуществляет транспортировку оборудования или людей к границе, где заканчивается верхняя часть земной атмосферы. Но это выход лишь в ближний Космос. При решении различных космических задач космические аппараты разделены на такие категории:

— суборбитальные;

— орбитальные или околоземные, которые передвигаются по геоцентрическим орбитам;

— межпланетные;

— напланетные.

Приборы для изучения космоса

Созданием первой ракеты для вывода спутника в Космос занимались конструкторы СССР, причем само ее создание заняло меньше времени, чем доводка и отладка всех систем. Также временной фактор повлиял на примитивную комплектацию спутника, поскольку именно СССР стремился достичь показателя первой космической скорости ее творения. Тем более что сам факт вывода ракеты за пределы планеты был более веским достижением на то время, чем количество и качество установленной аппаратуры на спутник. Вся проделанная работа увенчалась триумфом для всего человечества.

Приборы для изучения космоса

Как известно, покорение космического пространства только было начато, именно поэтому конструкторы достигали все большего в ракетостроении, что и позволило создать более совершенные космические аппараты и технику, которые помогли сделать огромный скачок в исследовании Космоса. Также дальнейшее развитие и модернизация ракет и их компонентов позволили достичь второй космической скорости и увеличить массу полезного груза на борту. За счет всего этого стал возможным первый вывод ракеты с человеком на борту в 1961 году.


Приборы для изучения космоса

Портал Kvant.Space может поведать много интересного о развитии космических аппаратов и техники за все года и во всех странах мира. Мало кому известно, что действительно космические исследования учеными были начаты еще до 1957 года. В космическое пространство первая научная аппаратура для изучения была отправлена еще в конце 40-х годов. Первые отечественные ракеты смогли поднять научную аппаратуру на высоту в 100 километров. Кроме того, это был не единичный запуск, они проводились достаточно часто, при этом максимальная высота их подъема доходила до показателя в 500 километров, а это значит, что первые представления о космическом пространстве уже были до начала космической эры. В наше время при использовании самых последних технологий те достижения могут показаться примитивными, но именно они позволили достичь того, что мы имеем на данный момент. 

Приборы для изучения космоса

Созданные космические аппараты и техника требовали решения огромного количества различных задач. Самыми важными проблемами были:


  1. Выбор правильной траектории полета космического аппарата и дальнейший анализ его движения. Для осуществления данной проблемы пришлось более активно развивать небесную механику, которая становилась прикладной наукой.
  2. Космический вакуум и невесомость поставили перед учеными свои задачи. И это не только создание надежного герметичного корпуса, который мог бы выдерживать достаточно жесткие космические условия, а и разработка аппаратуры, которая могла бы выполнять свои задачи в Космосе так же эффективно, как и на Земле. Поскольку не все механизмы могли отлично работать в невесомости и вакууме так же, как и в земных условиях. Основной проблемой было исключение тепловой конвекции в герметизированных объемах, все это нарушало нормальное протекание многих процессов.

Приборы для изучения космоса

  1. Работу оборудования нарушало также тепловое излучение от Солнца. Для устранения этого влияния пришлось продумывать новые методы расчета для устройств. Также была продумана масса устройств для поддержания нормальных температурных условий внутри самого космического аппарата.
  2. Большой проблемой стало электроснабжение космических устройств. Самым оптимальным решением конструкторов стало  преобразование солнечного радиационного излучения в электроэнергию.

  3. Достаточно долго пришлось решать проблему радиосвязи и управления космическими аппаратами, поскольку наземные радиолокационные устройства могли работать только на расстоянии до 20 тысяч километров, а этого недостаточно для космических пространств. Эволюция сверхдальней радиосвязи в наше время позволяет поддерживать связь с зондами и другими аппаратами на расстоянии в миллионы километров.
  4. Все же наибольшей проблемой осталась доводка аппаратуры, которой были укомплектованы космические устройства. Прежде всего, техника должна быть надежной, поскольку ремонт в Космосе, как правило, был невозможен. Также были продуманы новые пути дублирования и записи информации.

Приборы для изучения космоса

Возникшие проблемы пробудили интерес исследователей и ученых разных областей знаний. Совместное сотрудничество позволило получить положительные результаты при решении поставленных задач. В силу всего этого начала зарождаться новая  область знаний, а именно космическая техника.  Возникновение данного рода конструирования было отделено от авиации и других отраслей за счет его уникальности, особых знаний и навыков работы.

Приборы для изучения космоса

Непосредственно после создания и удачного запуска первого искусственного спутника Земли развитие космической техники проходило в трех основных направлениях, а именно:


  1. Проектирование и изготовление спутников Земли для выполнения различных задач. Кроме того, данная отрасль занимается модернизацией и усовершенствованием этих устройств, за счет чего появляется возможность применять их более широко.
  2. Создание аппаратов для исследования межпланетного пространства и поверхностей других планет. Как правило, данные устройства осуществляют запрограммированные задачи, также ими можно управлять дистанционно.
  3. Космическая техника прорабатывает различные модели создания космических станций, на которых можно проводить исследовательскую деятельность учеными. Эта отрасль также занимается проектированием и изготовлением пилотируемых кораблей для космического пространства.

Приборы для изучения космоса

Множество областей работы космической техники и достижения второй космической скорости позволили ученым получить доступ к более дальним космическим объектам. Именно поэтому в конце 50-х годов удалось осуществить пуск спутника в сторону Луны, кроме того, техника того времени уже позволяла отправлять исследовательские спутники к ближайшим планетам возле Земли. Так, первые аппараты, которые были посланы на изучение Луны, позволили человечеству впервые узнать о параметрах космического пространства и увидеть обратную сторону Луны.


е же космическая техника начала космической эры была еще несовершенная и неуправляемая, и после отделения от ракетоносителя главная часть вращалась достаточно хаотически вокруг центра своей массы. Неуправляемое вращение не позволяло ученым производить много исследований, что, в свою очередь, стимулировало конструкторов к созданию более совершенных космических аппаратов и техники.

Приборы для изучения космоса

 Именно разработка управляемых аппаратов позволила ученым провести еще больше исследований и узнать больше о космическом пространстве и его свойствах. Также контролируемый и стабильный полет спутников и других автоматических устройств, запущенных в Космос, позволяет более точно и качественно передавать информацию на Землю за счет ориентации антенн. За счет контролируемого управления можно осуществлять необходимые маневры.

Приборы для изучения космоса

В начале 60-х годов активно проводились пуски спутников к самым близким планетам. Эти запуски позволили более подробно ознакомиться с условиями на соседних планетах. Но все же самым большим успехом этого времени для всего человечества нашей планеты является полет Ю.А. Гагарина. После достижений СССР в строении космической аппаратуры большинство стран мира также обратили особое внимание на ракетостроение и создание собственной космической техники.


е же СССР являлся лидером в данной отрасли, поскольку ему первому удалось создать аппарат, который осуществил мягкое прилунение. После первых успешных посадок на Луне и других планетах была поставлена задача для более детального исследования поверхностей космических тел с помощью автоматических устройств для изучения поверхностей и передачи на Землю фото и видео.

Приборы для изучения космоса

Первые космические аппараты, как говорилось выше, были неуправляемыми и не могли вернуться на Землю. При создании управляемых устройств конструкторы столкнулись с проблемой безопасного приземления устройств и экипажа. Поскольку очень быстрое вхождение устройства в атмосферу Земли могло  просто сжечь его от высокой температуры при трении. Кроме того, при возвращении устройства должны были безопасно приземляться и приводняться в самых различных условиях.

Приборы для изучения космоса

Дальнейшее развитие космической техники позволило изготовлять орбитальные станции, которые можно использовать на протяжении многих лет, при этом менять состав исследователей на борту. Первым орбитальным аппаратом данного типа стала советская станция «Салют». Ее создание стало очередным огромным скачком человечества в познании космических пространств и явлений.


Приборы для изучения космоса

Выше указана очень маленькая часть всех событий и достижений при создании и использовании космических аппаратов и техники, которая была создана в мире для изучения Космоса. Но все же самым знаменательным стал 1957 год,  с которого и началась эпоха активного ракетостроения и изучения Космоса. Именно запуск первого зонда породил взрывоподобное развитие космической техники во всем мире. А это стало возможным за счет создания в СССР ракетоносителя нового поколения, который и смог поднять зонд на высоту орбиты Земли.

Приборы для изучения космоса

Чтобы узнать обо всем этом и многом другом, наш портал Kvant.Space предлагает Вашему вниманию массу увлекательных статей, видеозаписей и фотографий космической техники и объектов. 

Источник: kvant.space

Успехи и достижения РКС

Освоение дальнего космоса началось на рубеже 1950–60-х годов с запуском советских автоматических станций к Луне, Венере и Марсу. В 1962 году межпланетная станция «Марс-1» поставила рекорд дальности радиосвязи на то время – 100 млн. км.


Установленный на них радиокомплекс первого поколения работал в дециметровом диапазоне радиоволн и обеспечивал командно-измерительные функции, передачу и запоминание телеметрической и научной информации.

С начала исследований в Дальнем космосе и до настоящего времени АО «РКС»  осуществляло комплексную разработку и создание бортовой и наземной аппаратуры, обеспечивающих радиоуправление дальними космическими аппаратами.

До 1963г. работы выполнялись в СКБ-567, здесь же была создана и аппаратура наземного комплекса «Плутон», размещенного вблизи г. Евпатории, ставшего дальней космической связи основой Западного центра. Комплекс был оснащен антеннами типа АДУ-1000, самыми современными для того времени передатчиками, приемниками и другой аппаратурой.

В своем составе комплекс «Плутон» имел отечественный планетный радиолокатор, с помощью которого были проведены первые сеансы радиолокации Венеры, Марса и Меркурия  и уточнены модели их движения. В дальнейшем эта работа была продолжена с использованием более совершенных отечественных планетных радиолокаторов.

В 1963г. СКБ-567 было объединено с НИИ-885 (Сегодня – АО «Российские космические системы»).

В 1967г. впервые в мире в атмосферу Венеры был доставлен спускаемый аппарат (СА «Венера-4»), который работал на высоте до 20 км. От поверхности и передавал информацию со скоростью 1 бит/с. СА станции «Венера-7», запущенной в 1970г., дал полный температурный разрез атмосферы Венеры, впервые совершил мягкую посадку на её поверхность и передал уникальную научную информацию: величина температуры у поверхности — 460º С, давление – 90 атм., состав атмосферы – углекислый газ, состав облаков – капли серной кислоты. С запущенных в 1971 г. космических станций «Марс-2» и «Марс-3» была получена информация об атмосфере Марса и его поверхности.

Для управления космическими станциями нового поколения, запускаемыми тяжелым носителем «Протон» и имеющими гораздо больший объем научного оборудования, потребовалось создание новых бортовых (КИК-4В2) и наземных («Сатурн-МСД») радиотехнических комплексов. На базе комплекса «Сатурн-МСД», введенного в г. Уссурийске в 1971г., был создан Восточный центр дальней космической связи, работающий в дециметровом и сантиметровом диапазонах на прием и в дециметровом – на передачу. В комплекс входила приемная антенна П-400 с диаметром зеркала 32м.

Источник: russianspacesystems.ru

Спутники и Флопники

Начало освоению космоса было положено за четыре года до знаменитого гагаринского полета. 4 октября 1957-го года СССР успешно запустила первый искусственный спутник Земли. 83-килограмовый аппарат «Спутник-1» провел на орбите 3 месяца, совершив за это время без малого полторы тысячи оборотов вокруг нашей планеты. Радиопередатчики аппарата работали всего 14 дней, зато их сигнал мог услышать любой радиолюбитель в мире. Сам же запуск имел не только научное, но и политическое значение. До октября 1957-го считалось, что первый искусственный спутник Земли запустят США. В Штатах полным ходом велась работа над подобным аппаратом. Однако Советский Союз опередил американских конкурентов почти на пять месяцев. В феврале 1958-го команда Вернера фон Брауна запустила на орбиту искусственный спутник «Эксплорер-1».

Этому запуску предшествовала неудачная попытка старта искусственного спутника «Авангард TV3». Широко разрекламированный старт завершился провалом. Уже через две секунды после запуска произошел взрыв ракеты-носителя. Сам аппарат, удивительным образом, уцелел. Сейчас он выставлен в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института.

К слову, удачный старт «Спутника-1» и провал «Авангарда» спровоцировали в американских научных кругах настоящую панику. Власти страны поняли, что отстают в космической гонке, а военным и ученым изрядно досталось от журналистов. Американские газеты окрестили «Авангард» неприятным словом Flopnik (от глагола toFlop — шлепнуться, плюхнуться). СССР, к слову, уже в ноябре 1957-го вывел на орбиту «Спутник-2», тот самый аппарат, который отправил в космос собаку Лайку.

Луноходы и «Рейнджеры»

Идея полета на Луну вовсе не была придумана НАСА в 1961-м году, в качестве ответа на полет Гагарина в Космос, как это часто представляют теперь. Проект зародился гораздо раньше. США и СССР делали первые шаги в этом направлении еще в 50-е годы. Так что лунная гонка началась одновременно с гонкой космической и была важной ее частью. Причем Советский союз долгое время сохранял лидерство в этом важном научно-политическом состязании. В январе 1959-го года СССР запустил межпланетную станцию «Луна-1», которая должна была исследовать спутник Земли. Расчеты создателей станции были не совсем точны. В результате, аппарат пролетел на расстоянии шести тысяч километров от поверхности Луны. И, тем не менее, полет оказался весьма успешным, «Луна-1» стала первым в истории искусственным спутником Солнца. Уже через несколько месяцев станция «Луна-2» достигла поверхности спутника Земли. А уже в семидесятые СССР с успехом запустила программу Луноход.

В 1970-м и 1973-м на Луну было доставлено сразу два подобных аппарата. В США с целью изучения Луны была запущена программа Рейндежер. Ранние старты этих аппаратов неизменно заканчивались крахом. Первой полностью успешной миссией стал запуск «Рейнджера-7», который передал на Землю фотографии Луны, сделанные с близкого расстояния.

Венера и Марс

Для исследования ближайших к Земле планет в США была создана программа Маринер. Аппараты, запускаемые в ее рамках, направлялись к Венере, Марсу и Меркурию. Первый блин, как водится, вышел комом. «Маринер-1» отклонился от курса уже на 5 секунде полета и вскоре взорвался. Зато полет к Венере «Маринера-2» имел успех. Через три с небольшим месяца после запуска, осенью 1972-го, «Маринер» пролетел мимо «Венеры», став первым аппаратом, исследовавшим другую планету. После этого в НАСА было принято решение заняться исследованием Марса, так что следующие «Маринеры» отправились уже к Красной планете. «Маринер-4» в июле 1965-го года пролетел на расстоянии 10 тысяч километров от Марса и даже сделал несколько снимков. Куда больше ценных сведение об этой планете собрал «Маринер-6». Он исследовал атмосферу Марса и сделал изображение примерно одной пятой его поверхности. Ну, а вершиной успеха программы стали «Маринер-9» и «Маринер-10».

Первая станция отправилась к Марсу в 1971-м году и успешно вышла на его орбиту. В итоге, «Маринер-9» стал первым в истории искусственным спутником другой планеты. «Маринер-10» совершил полет к Меркурию и передал на Землю первые сведения об этой планете.

Видя успех миссии, НАСА приняла решение заняться исследованием дальних планет — Юпитера, Сатурна и, возможно, Урана. Эта задача была поставлена перед создателями «Вояджеров» — исследовательских станций нового поколения. Советские ученые также добились больших успехов в исследовании других планет Солнечной системы. В 1966-м поверхности Венеры достигла станция «Венера-3». Аппарату не удалось передать на Землю какие-либо сведения о планете. Система управления станции вышла из строя еще во время полета. Тем не менее, исследование соседних планет были продолжены. В 1975-м СССР вывела на орбиту Венеры первый искусственный спутник этой планеты — станцию «Венера-9».

За четыре года до этого «Марс-2» достиг поверхности Красной планеты. Любопытно, что и Вашингтон и Москва долгое время вынашивали планы отправления искусственного аппарата на Меркурий. Однако проекты эти так и не были осуществлены. Сейчас над подобным запуском работают российские ученые. Ожидается, что аппарат «Меркурий-П» приземлиться на эту планету в 2031-м году.

Посадки

По прошествии времени в космическую гонку включились и другие страны. Китай, Япония и Европейский союз также развивают свои проекты, связанные, в том числе, и с исследованием небесных тел. Хотя в 90-е годы США были абсолютным гегемоном в этой области. Так, в 1995-м американский аппарат «Галилео» достиг Юпитера. После шестилетнего полета станция успешно вышла на орбиту крупнейшей планеты солнечной системы, а позднее даже спустила зонд на ее поверхность. Десять лет спустя, в 2005-м, европейский аппарат «Гюйгенс» приземлился на Титане — одном из спутников Сатурна. В том же году японская станция «Хаябаса» побывала на околоземном астероиде (25143) Икотава, доставив на Землю образцы его грунта. А совсем недавно, 12 ноября 2014, европейский спускаемый аппарат «Фила» совершил первую в истории посадку на ядро кометы.

«Пионеры» и «Вояджеры»

Наибольших успехов в исследовании нашей солнечной системы добились американские «Пионеры» и «Вояжеры». От программы «Пионер» НАСА едва не отказалась, ибо первые старты неизменно оборачивались неудачами. Но, в итоге, проект получил второй и даже третий шанс. В марте 1972-го в космос отправился «Пионер-10», задачей которого было исследование Юпитера. Он изучал окрестности планеты, а также делал ее снимки. «Пионеру-10» было суждено стать первым аппаратом, покинувшим пределы солнечной системы. Сейчас он находится более чем в шестнадцати миллиардах километров от солнца. Годом позже в полет отправился «Пионер-11», целью которого было исследование Сатурна. Эта станция, после завершения миссии, также продолжила полет и покинула солнечную систему. В соответствии с замыслом своих создателей, «Пионер-11» направляется в сторону созвездия Щит, что расположено приблизительно в 174 световых года от Солнца. Следом за «Пионерами» в космос отправились исследовательские зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2». «Вояджер-1», к слову, является самым скоростным объектом из всех, которые были созданы людьми. Стартовав на пять лет позже «Пионера-10», он успел пройти большее, чем тот, расстояние. Сейчас аппарат удалился от солнца более чем на 19 миллиардов километров. За время полета «Вояджер-1» успел исследовать Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун и отправил к Плутону станцию «Новые рубежи» (аппарат начнет наблюдение за Плутоном в январе 2015-го года).

На «Вояджере» закреплена золотая пластина, которая содержит сведения о Земле. На ней, в частности, указано местоположение солнца. Пластина содержит аудиоприветствие на 55 языках и послание от Джимми Картера, бывшего в то время президентом США. Приблизительно через 285 тысяч лет аппарат сможет достичь Сириуса. Его близнец «Вояджер-2» тоже завершил свою миссию, но пределы солнечной системы еще не покинул (это произойдет через 10−15 лет). Ожидается, что аппарат направится в сторону звезды Росс 248. Впрочем, ни «Пионеры», ни «Вояджеры» не смогут передать на Землю те сведения, которые получат на следующих этапах своего полета. Увы, но их передатчики не могут передавать сигналы на слишком большие расстояния.

Нам остается только гадать, когда человек сможет выбраться за пределы солнечной системы. Но созданным людьми машинам это уже удалось.

Источник: diletant.media

Приборы для изучения космоса

Краткий конспект встречи с Виктором Хартовым, генеральным конструктором Роскосмоса по автоматическим космическим комплексам и системам, в прошлом гендиректором НПО им. С.А.Лавочкина. Встреча прошла в Музее космонавтики в Москве, в рамках проекта “Космос без формул”.

Полный конспект беседы.

Моя функция проведение единой научной технической политики. Я всю жизнь отдал автоматическому космосу. У меня есть некоторые мысли, я с вами поделюсь, а потом интересно ваше мнение.

Автоматический космос многогранен, и в нем я бы выделил 3 части.

1-я – прикладной, промышленный космос. Это связь, дистанционное зондирование Земли, метеорология, навигация. ГЛОНАСС, GPS это искусственное навигационное поле планеты. Тот, кто создает его, не получает никакой выгоды, выгоду получают те, кто его использует.

Съемка Земли очень коммерческая сфера. В этой области действуют все нормальные законы рынка. Спутники надо делать быстрее, дешевле и качественнее.

Приборы для изучения космоса

2-я часть – научный космос. Самое острие познания человечеством Вселенной. Понимать, как она образовалась 14 млрд лет тому назад, законы ее развития. Как шли процессы ев соседних планетах, как сделать так, чтобы Земля не стала похожа на них?

Барионная материя, которая вокруг нас — Земля, Солнце, ближайшие звезды, галактики — все это только 4-5% от общей массы Вселенной. Есть темная энергия, темная материя. Какие мы с вами цари природы, если все известные законы физики — всё только на 4%. Сейчас к этой проблеме «копают тоннель» с двух сторон. С одной стороны: Большой адронный коллайдер, с другой – астрофизика, за счет изучения звезд и галактик.

Мое мнение, что сейчас надсажать возможности и ресурсы человечства на тот же полет на Марс, травить нашу планету тучей пусков, сжигая озоновый слой – это не самое правильное действие. Мне кажется, что мы торопимся, пытаясь своими паровозными силами решить задачу, над которой работать надо не суетясь, с полным пониманием природы Вселенной. Найти следующий слой физики, новые законы, позволяющие преодолеть все это.

Сколько это будет длиться? Неизвестно, но надо нарабатывать данные. И здесь роль космоса велика. Тот же Hubble, работающий массу лет, приносит пользу, скоро будет смена James Webb. Чем научный космос отличается кардинально — это тем, что уже умеет человек, второй раз делать не надо. Нужно делать новое и следующее. Каждый раз новая целина – новые шишки, новые проблемы. Редко научные проекты делаются в тот срок, который планировали. Мир к подобному относится достаточно спокойно, кроме нас. У нас есть закон 44-ФЗ: если не сдал вовремя проект — то сразу штрафы, разоряющие фирму.

Но у нас уже летает "Радиоастрон", которому в июле будет 6 лет. Уникальный спутник. У него 10-метровая антенна высокой точности. Главная его особенность в том, что он работает вместе с наземными радиотелескопами, причем в режиме интерферометра, и очень синхронно. Ученые просто плачут от счастья, особенно академик Николай Семенович Кардашев, который в 1965 году издал статью, где он обосновал возможность этого опыта. Над ним смеялись, а сейчас он счастливый человек, который задумал это и видит сейчас результаты.

Приборы для изучения космоса

Хотелось бы чтобы наша космонавтика почаще счастливила ученых и запускала побольше таких передовых проектов.

Следующий "Спектр-РГ" находится в цехе, работа идет. Он полетит на полтора миллионов километров от Земли в точку L2, мы там впервые будем работать, ждем с неким трепетом.

3-я часть – «новый космос». О новых задачах в космосе для автоматов на околоземной орбите.

Обслуживание на орбите. Это инспекция, модернизация, ремонты, заправка. Задача очень интересная с точки зрения инженерии, и для военных интересно, но экономически очень дорогая, пока возможность обслуживания превышает стоимость обслуживаемого аппарата, поэтому такое целесообразно для уникальных миссий.

Когда спутники летают столько, сколько хочешь, возникает две проблемы. Первая – аппараты морально стареют. Спутник живой еще, а на Земле уже сменились стандарты, протоколы новые, диаграммы и так далее. Вторая проблема – кончается топливо.

Разрабатываются полностью цифровые полезные нагрузки. Путем программирования им можно менять модуляцию, протоколы, назначение. Вместо спутника связи аппарат может стать спутником-ретранслятором. Эта тема очень интересная, я уж про военное применение не говорю. А также она снижает производственные затраты. Это первый тренд.

Второй тренд – это заправка, обслуживание. Сейчас уже ставятся опыты. Проекты предполагают обслуживание спутников, которые делались без учета этого фактора. Кроме заправки будет отрабатываться еще и доставка дополнительной полезной нагрузки, достаточно автономной.

Следующий тренд – многоспутниковость. Постоянно растут потоки. Добавляется М2М – этот интернет вещей, системы виртуального присутствия, и многое другое. Все хотят пользоваться потоками с мобильных устройств, с минимальными задержками. На низкой орбите у спутника снижаются требования по мощности, снижаются объемы аппаратуры.

SpaceX подала в федеративную комиссию по связи США заявку на создание системы на 4000 космических аппаратов для мировой высокоскоростной сети. В 2018 году OneWeb начинает развертывать систему, состоящую сначала из 648 спутников. Недавно расширили проект до 2000 спутников.

Приборы для изучения космоса

Примерная такая же картина наблюдается в области ДЗЗ – нужно в любой момент времени видеть любую точку планеты, в максимальном количестве спектров, с максимальными деталями. Нужно поместить на низкую орбиту чертову тучу мелких спутников. И создать супер-архив, куда будет сбрасываться информация. Это даже не архив, а актуализированная модель Земли. И любое количество клиентов может брать то, что им надо.

Но картинки – это первый этап. Всем нужны данные обработанные. Это та область, где есть простор для творчества — как из этих картинок, в разных спектрах, «намыть» прикладные данные.

Но что значит многоспутниковая система? Спутники должны быть дешевыми. Спутник должен быть легким. Заводу с идеальной логистикой ставят задачу производить по 3 штуки в день. Сейчас делают один спутник в год или в полтора. Нужно научиться решать целевую задачу, используя эффект многоспутниковости. Когда спутников много, они могут решать задачу как один спутник, например создать синтезированную апертуру, вот как «Радиоастрон».

Еще один тренд – перевод любой задачи в плоскость вычислительных задач. Например, радиолокация входит в острое противоречие с идеей маленького легкого спутника, там нужна мощность, чтобы сигнал послать-принять и прочее. Есть только один способ: Землю облучает масса аппаратов — ГЛОНАСС, GPS, спутники связи. Все светят на Землю и что-то от нее отражается. И тот, кто научится из этого мусора вымывать полезные данные, тот и будет царем горы в этом деле. Это очень сложная вычислительная задача. Но она того стоит.

А дальше, представьте: сейчас всеми спутниками управляют, как с японской игрушкой [Томагочи]. Все очень любят теле-командный метод управления. Но в случае с многоспутниковыми группировками требуется полная автономность, разумность сети.

Так как спутники малые, то сразу возникает вопрос: «а мусора же вокруг Земли и так много»? Сейчас есть международный мусорный комитет, где принята рекомендация, гласящая, что спутник должен за 25 лет точно сойти с орбиты. Для спутников на высоте 300-400 км это нормально, они об атмосферу тормозят. А аппараты OneWeb на высоте 1200 км будут летать, сотни лет.

Борьба с мусором – это новое применение, которое создало человечество само себе. Если мусор мелкий, то его нужно накапливать в какой-то большой сети или в пористом куске, который летает и впитывает мелкий мусор. А если крупный мусор, то его незаслуженно называют мусором. Человечество потратило деньги, кислород планеты, вывело в космос ценнейшие материалы. Половина счастья — его уже вывели, поэтому можно применить его там.

Есть такая утопия, с которой я ношусь, некая модель хищника. Аппарат, который достигает этот ценный материал, в некоем реакторе превращает его в субстанцию типа пыли, и часть этой пыли применяют в гигантском 3д-принтере, чтобы создать часть себе подобного в будущем. Это пока далекое будущее, но эта идея решает задачу, потому что любая погоня за мусором — главное проклятие – баллистика.

Мы не всегда чувствуем, что человечество очень ограничено, с точки зрения маневров возле Земли. Поменять наклон орбиты, высоту — это колоссальные затраты энергии. Нам сильно испортила жизнь яркая визуализация космоса. В фильмах, в игрушках, в «Звездных Войнах», где люди так непринужденно туда-сюда летают и все, воздух им не мешает. Медвежью услугу нашей отрасли оказала эта «правдоподобная» визуализация.

Мне очень интересно узнать мнение по поводу изложенного. Потому что сейчас в нашем институте мы проводим компанию. Я собирал молодежь и тоже самое говорил, и предложил каждому написать эссе на эту тему. Наш космос ведь обрюзг. Опыт получен, но наши законы, как вериги на ногах, иногда очень мешают. С одной стороны, они писаны кровью, всё понятно, а с другой: через 11 лет после запуска первого спутника человек ступил на Луну! С 2006 по 2017 гг. ничего не поменялось.

Сейчас есть объективные причины — все физические законы выработаны, все топливо, материалы, основные законы и все технологические заделы на базе них были применены в предыдущих веках, т.к. новой физики нет. Кроме этого, есть еще один фактор. Вот когда пускали Гагарина, риск был колоссален. Когда американцы летали к Луне, они сами оценивали, что было процентов 70%, риска, но тогда система была такая, что…

Давала право на ошибку

Да. Система признавала, что риск есть, и находились люди, которые ставили свое будущее на карту. «Я принимаю решение, что Луна твердая» и так далее. Над ними не было механизма, который мешал бы принимать такие решения. Сейчас NASA жалуется «Бюрократия все придавила». Возведено в фетиш стремление к 100% надежности, но это бесконечная апроксимация. И никто не может принять решение потому что: а) нет таких авантюристов, кроме Маска, б) созданы механизмы, которые не дают права на риск. Все скованны предыдущим опытом, который материализован в виде нормативных актов, законов. И в этой паутине космос двигается. Явный прорыв, который есть за последние годы — это тот же самый Илон Маск.

Мои домыслы на базе некоторых данных: это было решение NASA вырастить такую компанию, которая не боялась бы рисковать. Илон Маск иногда завирается, но дело делает и движется вперед.

Из того, что вы рассказали, что разрабатывается в России сейчас?

У нас есть Федеральная космическая программа и у нее две цели. Первая – удовлетворить потребности федеральных органов исполнительной власти. Вторая часть – научный космос. Это «Спектр-РГ». И мы должны через 40 лет вновь научиться возвращаться на Луну.

К Луне почему этот ренессанс? Да потому что на Луне в районе полюсов замечено какое-то количество воды. Проверка того, что там есть вода — важнейшая задача. Есть версия, что ее кометы натаскали за миллионы лет, тогда это особенно интересно, ведь кометы прилетают с других звездных систем.

Мы вместе с европейцами выполняем программу «ЭкзоМарс». Был старт первой миссии, мы уже долетели, и «Скиапарелли» благополучно вдребезги разбился. Ждем, когда туда прилетит миссия №2. 2020 год пуск. Когда две цивилизации сталкиваются в тесной «кухне» одного аппарата проблем много, но уже стало легче. Научились работать в команде.

Вообще научный космос — это то поле, где человечеству нужно работать вместе. Он очень дорогой, прибыли не дает, и поэтому крайне важно научиться складывать силы финансовые, технические и интеллектуальные.

Получается все задачи ФКП решаются в современной парадигме производства космической техники.

Да. Совершенно верно. И до 2025 года — это интервал действия этой программы. Конкретных проектов нового класса нет. Есть договоренность с руководством Роскосмоса, если будет проект доведен до правдоподобного уровня, тогда поставим вопрос включения в федеральную программу. Но в чем разница: у нас у всех желание припасть к деньгам бюджета, а в США есть люди, которые свои деньги готовы вкладывать в такое дело. Я понимаю, что это глас вопиющего в пустыне: где наши олигархи, вкладывающие в такие системы? Но не дожидаясь их мы ведем стартовые работы.

Я считаю, что здесь как раз нужно два клича кликать. Сначала искать такие прорывные проекты, команды, которые готовы их реализовывать и тех, то готов в них вкладываться.

Я знаю, что есть такие команды. Мы с ними консультируемся. Мы вместе помогаем им, чтобы они вышли на реализацию.

Планируется ли радиотелескоп на Луне? И второй вопрос по поводу космического мусора и эффекта Кеслера. Эта задача актуальна, и планируются ли приниматься какие-то меры по этому поводу?

Начну с последнего вопроса. Я же говорил, что человечество очень серьезно к этому относится, ведь оно создало мусорный комитет. Спутники нужно уметь сводить с орбиты или отводить на безопасные. А так нужно делать надежные спутники, чтобы они «не помирали». А впереди такие футуристические проекты, про которые я говорил ранее: Большая губка, «хищник», и т.п.

«Мина» может сработать в случае какого-то конфликта, если военные действия пойдут в космосе. Поэтому надо за мир в космосе бороться.

Вторая часть вопроса про Луну и радиотелескоп.

Да. Луна — с одной стороны классно. Вроде бы в вакуум, но вокруг нее существует некая пылевая экзосфера. Пыль там крайне агрессивная. Какого рода задачи можно решать с Луны — это еще надо разобраться. Не обязательно ставить большущее зеркало. Есть проект — корабль опускается и от него бегут в разные стороны «тараканы», который тащат кабели, и в результате получается большая радиоантенна. Некоторое количество таких проектов лунных радиотелескопов гуляет, но прежде всего нужно ее изучить и понять.

Пару лет назад Росатом заявил, что готовит чуть ли не эскизный проект ядерно-двигательной установки для полетов, в том числе к Марсу. Эта тема как-нибудь развивается или заморожена?

Да, она идет. Это создание транспортно-энергетического модуля, ТЭМ. Там стоит реактор и система преобразовывает его тепловую энергию в электрическую, и задействованы очень мощные ионные двигатели. Есть с десяток ключевых технологий, вот по ним идет работа. Достигнут весьма существенный прогресс. Практически полностью ясна конструкция реактора, практически созданы очень мощные ионные двигатели по 30 кВт. Недавно видел их в камере, идет отработка. Но главное проклятие — это тепло, надо сбросить 600 кВт – та еще задача! Радиаторы под 1000 кв м. Сейчас работают над поиском других подходов. Это капельные холодильники, но они еще находятся в ранней фазе.

Ориентировочно есть какие-то даты?

Демонстратор собираются где-то в пределах до 2025 года запустить. Стоит такая задача. Но это зависит от нескольких ключевых технологий, по которым идет отставание.

Вопрос возможно полушуточный, но какие ваши мысли про известно электромагнитное ведро?

Про этот двигатель знаю. Я же вам сказал, что с тех пор как я узнал, что есть темная энергия и темная материя, я перестал полностью базироваться на учебнике физики за среднюю школу. Немцы ставили опыты, они точный народ, и видели, что эффект есть. А это полностью противоречит моему высшему образованию. В России как-то делали эксперимент на спутнике «Юбилейный» с двигателем без отброса массы. Были за, были против. После испытаний обе стороны получили твердейшие подтверждение своей правоты.

Когда запускали первый «Электро-Л», в прессе были жалобы, тех же метеорологов, что спутник не удовлетворяет их нуждам, т.е. спутник ругали еще до того, как он сломался.

Приборы для изучения космоса

Он должен был работать в 10 спектрах. В части спектров, в 3-х, по-моему, качество картинки было не то, которое идет с западных спутников. Наши пользователи привыкли к полностью товарным продуктам. Если бы других картинок не было, то метеорологи были бы счастливы. Второй спутник в существенной степени доработан, улучшена математика, так что сейчас они вроде как удовлетворены.

Продолжение «Фобос-Грунта» «Бумеранг» — будет ли это новый проект или это будет повторение?

Когда делали «Фобос-Грунт» я был директором НПО им. С.А. Лавочкина. Этот тот пример, когда количество нового превышает разумный предел. К сожалению, не хватило интеллекта для того, чтобы учесть всё. Миссия должна быть повторена, в частности потому что она приближает возврат грунта с Марса. Задел будет применен, идеологический, баллистические расчеты и прочее. А так, техника должна быть другая. На базе этих заделов, которые мы получим по Луне, по еще чему-то… Где уже будут части, которые позволят снизить технические риски полного новья.

Приборы для изучения космоса

Кстати, знаете, что японцы собираются реализовать свой «Фобос-Грунт»?

Они не знают еще, что Фобос очень страшное место, там все гибнут.

У них был опыт с Марсом. И там тоже много чего погибло.

Тот же Марс. До 2002 года Штаты и Европа имели, кажется, 4 неудачных попытки добраться до Марса. Но они проявили американский характер, и каждый год пуляли и выучились. Сейчас же они делают чрезвычайно красивые вещи. Я был в Jet Propulsion Laboratory на посадке марсохода Curiosity. Мы к тому времени уже угробили «Фобос». Вот где я плакал, практически: у них спутники летают вокруг Марса давно. Они так выстроили эту миссию, что пришло фото парашюта, который открылся в процессе посадки. Т.е. они со своего спутника смогли данные получить. Но это путь не простой. У них было несколько провальных миссий. Но они продолжали и сейчас достигли определенных успехов.

Приборы для изучения космоса

Миссия, которую они разбили, Mars Polar Lander. У них причина неудачи миссии была «недофинансирование». Т.е. госслужбы посмотрели и сказали, мы вам денег не додали, мы виноваты. Мне кажется, что это практически невозможно в наших реалиях.

Не то слово. У нас надо найти конкретного виновника. На Марсе нам надо догонять. Конечно еще есть Венера, которая до сих пор числилась российской или советской планетой. Сейчас с США идут серьезные переговоры о том, чтобы вместе сделать миссию к Венере. США хотят посадочные модули с высокотемпературной электроникой, которые будут нормально работать при больших градусах, без теплозащиты. Можно аэростаты или самолетик сделать. Интересный проект.

Выражаем благодарность Московскому музею космонавтики за возможность встречи, и научно-популярному порталу Индикатор за видео и трансляцию.

Следующая встреча "Космос без формул", в четверг 25 мая будет посвящена пилотируемым космическим станциям. Эксперт — Владимир Бранец. Беседа обещает быть очень содержательной.
Место проведения: Музей космонавтики.
Время: 25 мая, четверг 18:30.

Источник: habr.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.