Новые космические технологии


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

Лифт в космос от Obayashi Corporation

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


Космический самолет 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

CleanSpace One

Многочисленный мусор, вращающийся в космосе недалеко от Земли, периодически уничтожает или повреждает другие важные объекты.


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

Телескоп 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


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

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»

AREE (Automaton Rover for Extreme Environments)

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


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

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.

Источник: qwizz.ru

Сегодня существуют сотни тысяч технологий, разработанных для освоения космоса. Однако некоторые из них оказались куда полезнее в повседневной жизни, чем на МКС или «Аполлоне». T&P выбрали 6 разработок, которые были созданы для исследования Вселенной, но изменили жизнь обычных людей.

Техника обработки изображения, разработанная для телескопа «Хаббл», сегодня помогает медикам раньше диагностировать рак груди. Она была создана перед полетом для обслуживания аппарата на орбите в 1993 году, чтобы улучшить качество размытых фотоснимков, однако теперь может применяться для поиска микроскопических уплотнений в ткани молочной железы на ранней стадии онкологических заболеваний. Сейчас технологию тестирует группа астрономов из Научного института космического телескопа (Space Telescope Science Institute) в Балтиморе и врачей из Университета Джонса Хопкинса и Медицинского центра Джорджтаунского университета в Вашингтоне. Если испытания пройдут успешно, очень скоро космические технологии оптимизации нечетких изображений можно будет найти в кабинетах маммографии.


Когда в конце 60-х NASA планировало запуск исследовательской миссии к Марсу, для аппаратов «Викинг-1» и «Викинг-2» были разработаны особые ультрапрочные шины. Ученые понимали, что автоматический космический аппарат не сможет совершить посадку на Красной планете, если будет оснащен обыкновенными колесами, и заключили контракт на производство шин с компанией Goodyear. Ее специалисты создали для марсианской миссии новый волокнистый материал, который был в пять раз прочнее стали. «Викинг-1» и «Викинг-2» успешно сели на Марсе и проработали значительно дольше срока, на который рассчитывали специалисты, а Goodyear внедрили разработку в коммерческие линейки своей продукции. Благодаря этому сегодня некоторые шины этой компании способны «пройти» на 16 000 км больше, чем их аналоги.

Лунные ботинки, разработанные для высадки американских космонавтов на Луну в 1969 году, являются «предками» современных кроссовок. Обувь участников лунной миссии была снабжена стельками, уменьшавшими давление на ступню, и «системой вентиляции». Сегодня эти технологии применяют компании-производители спортивных товаров.


м не менее, 10 пар ботинок-первопроходцев так и остались на Луне: вместо них на борт взяли грунт и камни. Сегодня они все еще могут оставаться там. Если обувь цела, металлические пряжки и замки, скорее всего, выглядят так же, как в день высадки: на Луне нет кислорода, а значит, окисления не происходит. Однако силиконовые стельки и синтетическая ткань должны были истончиться из-за процессов газовыделения. Если кто-нибудь дотронется до космических ботинок, они, вероятно, рассыплются в пыль.

Текстильные застежки, которые также называют «липучками» и велкро, были изобретены в 1948 году и запатентованы в 1955. Впервые пользоваться ими начали космонавты, аквалангисты и горнолыжники. Лишь затем велкро проникли в текстильную промышленность и стали доступны обычным покупателям. Сегодня в российском сегменте Международной космической станции «липучки» используются для крепления мелких предметов к стенам модулей изнутри. Внутренняя поверхность отсеков здесь оклеена мягким материалом с микропетлями, а инструменты, канцелярские принадлежности и другие предметы снабжены полосками материала с микрокрючками. Если прижать такой карандаш к панели на стене, он прилипнет. Полоски материала с микропетлями есть и на одежде космонавтов: ведь из карманов в условиях невесомости все попросту «уплывает».

Технологии, разработанные NASA для моделирования течения жидкостей в ракетных двигателях, помогли американским медикам разработать миниатюрный сердечный насос, или бивентрикулярное вспомогательное устройство. Пациентам, которые ждут пересадки сердца, оно зачастую бывает жизненно необходимо. Такие аппараты способны поддерживать кровообращение даже в случаях, когда сердце работает очень плохо. Это позволяет создать «промежуточный этап трансплантации» и дает пациентам возможность дождаться появления подходящего донора.


Новый прибор имеет размер 2,5 на 7,5 см и весит всего 113 г: в 10 раз меньше, чем другие современные устройства вспомогательного кровообращения. Благодаря этому в 95% случаев инфекций, связанных с использованием подобных аппаратов, удается избежать. При этом сердечный насос может до восьми часов работать от аккумуляторов, предоставляя пациентам возможность заниматься обычными делами каждый день.

История очков с ударопрочными линзами, которые сегодня может купить в любом магазине оптики, началась в 1972 году. Тогда Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) обязало производителей очков перейти на пластик, который невозможно разбить. Однако у нового материала существовал один минус: на нем быстро появлялись царапины. Решить эту проблему помогло открытие Теда Уайдевена — специалиста Научно-исследовательского центра им. Эймса NASA, который работал над системами очистки воды на космических кораблях. Уайдевен разработал технологию нанесения тонкой пластиковой пленки на поверхность фильтра для воды с помощью электрических разрядов, пропущенных сквозь пары органических соединений. Постепенно ноу-хау усовершенствовали и начали использовать для нанесения защитного покрытия на прозрачные забрала космических шлемов и другие пластиковые поверхности. В 1983 году компании Foster-Grant удалось получить у NASA лицензию на использование технологии в производстве оптики, и она попала в коммерческую сферу.


Источник: theoryandpractice.ru

Магнитный космический поезд Startram

Проект предложенной системы космических запусков Startram, для старта строительства и реализации которого потребуется, по предварительным меркам, около 20 миллиардов долларов, обещает возможность доставки на орбиту грузов весом до 300 000 тонн с очень демократичной ценой в 40 долларов за килограмм полезной нагрузки. Если учесть, что в настоящий момент стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки в космос составляет в лучшем случае 11 000 долларов, проект выглядит весьма интересным.

Для реализации проекта Startram не потребуются ракеты, топливо или ионные двигатели. Вместо всего этого здесь будет использоваться технология магнитного отталкивания. Стоит отметить, что концепт поезда на магнитной подушке далеко не нов. На Земле уже функционируют составы, которые двигаются по магнитному полотну со скоростью около 600 километров в час. Однако на пути всех этих маглевов (использующихся преимущественно в Японии) находится одно серьезное препятствие, которое ограничивает их максимальную скорость. Для того чтобы такие поезда смогли раскрыть свой полный потенциал и достигать максимально возможной скорости, нам необходимо избавиться от атмосферного воздействия, которое замедляет их движение.

Проект Startram предлагает решение этого вопроса путем строительства длинного навесного вакуумного тоннеля на высоте около 20 километров. На такой высоте сопротивление воздуха становится менее выраженным, что позволит производить космические запуски на гораздо более высоких скоростях и с гораздо меньшим сопротивлением. Космические аппараты в буквальном смысле будут выстреливаться в космос, без необходимости в преодолении атмосферы. Строительство такой системы потребует около 20 лет работы и инвестиций на общую сумму в 60 миллиардов долларов.

Ловец астероидов

Среди любителей научной фантастики в свое время жарко горели споры об антинаучном способе и явно недооцененной сложности посадки на астероид, показанной в знаменитом американском фантастическом триллере «Армагеддон». Даже в NASA как-то отметили, что нашли бы вариант получше (и реальней), чтобы попробовать спасти Землю от неминуемой гибели. Более того, аэрокосмическое агентство недавно выделило грант на разработку и строительство «ловца комет и астероидов». Космический аппарат специальным мощным гарпуном будет цепляться к выбранному космическому объекту и за счет силы своих двигателей оттягивать эти объекты от опасной траектории сближения с Землей.

Кроме того, аппарат можно будет использовать для ловли астероидов с прицелом дальнейшей добычи полезных ископаемых на них. Космический объект будет притягиваться гарпуном и отводиться в нужное место, например, на орбиту Марса или Луны, где будут располагаться орбитальные или наземные базы. После чего к астероиду будут отправляться группы добычи.

Солнечный зонд

Как и на Земле, на Солнце тоже есть свои ветра и шторма. Однако в отличие от земных, солнечные ветра способны не просто испортить вашу прическу, они способны вас в буквальном смысле испарить. На многие вопросы о Солнце, ответов на которые нет до сих пор, по мнению аэрокосмического агентства NASA, сможет ответить «Солнечный зонд», который отправится к нашему светилу в 2018 году.

Космический аппарат должен будет приблизится к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведет к тому, что зонду придется испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и ученых, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров.

Однако NASA не может просто направить зонд сразу к Солнцу. Космическому аппарату придется сделать как минимум семь орбитальных пролетов вокруг Венеры. А на это у него уйдет около семи лет. Каждый оборот будет ускорять зонд и подстраивать траекторию для правильного курса. После последнего облета зонд направится к орбите Солнца, на расстояние 5,8 миллиона километров от его поверхности. Таким образом он станет наиболее приближенным к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос-2», который находится на расстоянии примерно 43,5 миллиона километров от Солнца.

Марсианский форпост

Открывающиеся перспективы будущих полетов на Марс и Европу грандиозны. В NASA верят, что если им не помешают никакие мировые катаклизмы и падения убийственных астероидов, то агентство отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепт будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать где-то в конце 2030-х годов.

Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырех человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут добывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах).

Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придется самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полетов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придется.

Ровер NASA ATHLETE

Ровер ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extraterrestrial Explorer), похожий на паука, однажды займется колонизацией Луны. Благодаря своей особой подвеске, состоящей из шести независимых ног, способных поворачиваться во все стороны, ровер может передвигаться по грунту любой сложности. При этом наличие колес позволяет ему быстрее двигаться по более ровной поверхности.

Этот гексопод может оснащаться самым разным научным и рабочим оборудованием и при необходимости легко справляется с ролью передвижного крана. На фотографии выше, например, на ATHLETE установлен жилой модуль. Другими словами, ровер можно еще и использовать в качестве передвижного дома. Высота ATHLETE составляет около 4 метров. При этом он способен поднимать и перевозить объекты весом до 400 килограммов. И это при земной гравитации!

Самое важное преимущество ATHLETE заключается в подвеске, которая наделяет его невероятной подвижностью и способностью выполнять сложную работу по доставке тяжелых объектов, в отличие от неподвижных посадочных модулей, которые использовались в прошлом и используются сейчас. Одним из вариантов использования ATHLETE является и 3D-печать. Установка на него 3D-принтера позволит использовать ровер в качестве мобильного печатного оборудования лунных жилищ.

3D-напечатанные марсианские дома

Чтобы приблизить момент начала подготовки полета человека на Марс, NASA организовало архитектурный конкурс, задачей которого является разработка и спонсирование технологий 3D-печати, которые позволят методом трехмерной печати строить марсианские дома.

Единственное условие конкурса заключалось в использовании материалов, которые широко доступны для добычи на Марсе. Победителями стали две дизайнерские компании из Нью-Йорка, Team Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office, предложившие свой концепт марсианского дома ICE HOUSE. В качестве основы концепт предлагает использование льда (отсюда и название). Строительство зданий будет производиться в ледяных зонах Марса, куда будут отправляться посадочные модули, загруженные множеством компактных роботов, которые будут собирать грязь и лед для возведения сооружений вокруг этих модулей.

Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.

Продвинутый коронограф

Глубокому изучению солнечной короны (внешний слой атмосферы звезды, состоящий из заряженных частиц) мешает одно обстоятельство. И этим обстоятельством, как бы иронично это ни звучало, является само Солнце. Решением проблемы может являться так называемый объемный солнечный затемнитель, шар размером чуть больше теннисного мяча, выполненный из сверхтемного сплава титана. Суть затемнителя заключается в следующем: он устанавливается перед спектрографом, направленным на Солнце, и создает тем самым миниатюрное солнечной затмение, оставляя только солнечную корону.

В настоящий момент аэрокосмическое агентство NASA на своих космических аппаратах SOHO и STEREO использует плоские солнечные затемнители, однако плоский дизайн таких устройств создает некоторую расплывчатость изображения и лишние искажения. Решение этой проблемы подсказал сам космос. Земля, как известно, обладает своим собственным солнечным затемнителем, находящимся примерно в 400 000 километрах от нас. Этим затемнителем, конечно же, является Луна, благодаря которой мы время от времени становимся свидетелями солнечного затмения.

Объемный затемнитель NASA должен будет воспроизводить эффект лунного затмения, конечно же, только для космического аппарата, который будет исследовать Солнце, однако находясь на расстоянии двух метров от его спектрографа, затемнитель поможет исследовать солнечную корону без каких-либо проблем, помех и искажений.

Технологии Honeybee Robotics

Небольшая западная частная компания Honeybee Robotics, занимающаяся разработкой и производством различных космических технологий, недавно получила от аэрокосмического агентства NASA заказ на проведение двух новых технологических разработок для космической программы Asteroid Redirect System. Основная цель программы заключается в изучении астероидов и поиске способов борьбы с возможными угрозами их столкновения с Землей в будущем. Помимо этого, компания занимается разработкой и других не менее интересных вещей.

Например, одной из таких разработок является космическая пушка, которая будет выпускать по астероидам специальные снаряды и отстреливать куски от космического объекта. Отстрелив таким образом кусочек астероида, специальный космический аппарат поймает его своими роботизированными клешнями и переправит на лунную орбиту, где исследованием его структуры ученые смогут заняться уже более подробно. NASA планирует испытать это устройство на одном из трех астероидов: Итокава, Бенну или 2008 EV5.

Второй разработкой является так называемый космический нанобур для сбора образцов грунта с астероидов. Вес бура составляет всего 1 килограмм, а по размерам он чуть больше среднестатистического смартфона. Бур будет использоваться либо роботами, либо астронавтами. С помощью него будет производиться забор необходимого количества грунта для его дальнейшего анализа.

Солнечный спутник SPS-ALPHA

SPS-ALPHA представляет собой орбитальный космический аппарат, работающий на солнечной энергии и состоящий из десятков тысяч тонких зеркал. Накапливаемая энергия будет конвертироваться в микроволны и отправляться обратно на специальные земные станции, где оттуда уже будет передаваться на линии электропередач для питания целых городов.

Данный проект является, пожалуй, одним из самых сложных в плане реализации среди представленных в сегодняшней подборке. Во-первых, описываемая платформа SPS-ALPHA будет по размерам гораздо больше Международной космической станции. Ее строительство потребует очень много времени, целую армию астронавтов-инженеров и вложение колоссальных средств. Ввиду гигантских размеров, платформу придется строить прямо на орбите. С другой стороны, элементы платформы будут производиться из относительно дешевых и несложных с точки зрения массового производства материалов, а значит проект автоматически переходит из «невозможного» в «очень сложный», что, в свою очередь, открывает надежду на то, что однажды его реализацией действительно займутся.

Проект «Objective Europa»

Проект «Objective Europa» является самой сумасшедшей из когда-либо предложенных идей космических исследований. Его главной целью является отправка человека на Европу, одну из лун Юпитера, на борту специальной субмарины, благодаря которой будет производиться поиск возможной жизни в подледном океане спутника.

Безумства данному проекту добавляет еще и тот факт, что эта миссия в один конец. Любому астронавту, который решит отправиться на Европу, фактически придется согласиться пожертвовать своей жизнью во благо науки, получив при этом возможность ответить на самый сокровенный вопрос современной астрономии: есть ли в космосе жизнь, помимо земной?

Идея проекта «Objective Europa» принадлежит Кристину фон Бенгстону. В настоящий момент Бенгстон проводит краудсорсинговую компанию по привлечению средств в этот проект. Сама субмарина будет оснащена самыми современными технологиями. Здесь будет и сверхмощный бур, и многомерные тяговые двигателями, и мощнейшие прожектора, и, возможно, пара многофункциональных роботизированных рук. Подводной лодке, как и космическому аппарату, который доставит ее к Европе, потребуется мощная защита от радиации.

Выбор места посадки будет играть решающее значение. Толщина льда Европы практически по всей ее поверхности составляет несколько километров, поэтому аппарат лучше всего будет сажать рядом с разломами и трещинами, где ледяная корка не такая прочная и толстая. Проект, конечно же, вызывает очень много вопросов, в том числе морального характера.

Источник: Hi-News.ru

Когда 69 лет назад первый человек слетал в космос, состоялось не только событие планетарного значения — еще был сделан первый шаг во множестве исследований. «Ъ-Наука» опросила нескольких ведущих российских ученых о ближайшем будущем космонавтики и астрофизи

Сергей Кетов, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета, профессор Токийского университета:

— По моим наблюдениям, в ближайшие десять лет можно ожидать существенных достижений в мировой науке в следующих областях: искусственный интеллект и машинное обучение, обработка больших данных, физика и математика происхождения Вселенной. Достижения в сфере искусственного интеллекта могут сделать лишними многие профессии, например водителя и переводчика иностранных языков. Достижения в области больших данных могут сделать лишними многих офисных работников. А достижения в фундаментальной физике помогут избавиться от многих мифов. Я убежден, что через десять лет наука и технологии в принципе будут более востребованы обществом, чем сегодня, а многим придется переучиваться на новые профессии.

Если говорить конкретнее, например, про физику и математику Вселенной, то в течение ближайших десяти лет ожидаются крупные научные результаты по проверке инфляционных моделей ранней Вселенной, физических механизмов происхождения черных дыр и гравитационной астрономии. Мы будем больше знать о происхождении элементарных частиц, о физической природе темной энергии и темной материи, о причинах возникновения черных дыр. Мы работаем над этим. В качестве отдаленного продукта этих исследований возможны развитие новых физических принципов космических путешествий в другие галактики и поиск других форм жизни в космосе.


Сергей Макаров, профессор Высшей школы прикладной физики и космических технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ):

— Одно из направлений развития космической отрасли — это то, чем сейчас занимаются многие страны мира, создание «облака», некой группы малых космических аппаратов, которые летают достаточно низко (где-то на высоте 300–400 км) и создают сеть для работы интернета. Это всемирный открытый интернет, которым сможет пользоваться любой человек независимо от его местонахождения. И уже сейчас есть часть спутников, которые запущены для регулирования этого процесса. Достаточно большое число спутников запущены корпорацией OneWeb (Великобритания), Илон Маск запустил около 80 малых космических аппаратов, которые должны выполнять такие функции. Думаю, что в течение четырех-пяти лет страны будут так или иначе использовать такое «облако» спутников, чтобы обеспечивать различные услуги для населения и в первую очередь речь идет об интернете.

Сейчас интернет предоставляют провайдеры посредством станций, которые находятся на Земле. Но при переходе в космическую отрасль этот вопрос становится более глобальным. Предприятия будут выходить в интернет по беспроводным технологиям. Отпадет необходимость строительства станций, прокладки кабелей. Это, в свою очередь, положительно скажется на экологии.

Кроме того, с экономической точки зрения это будет вполне рентабельно. Сейчас одна ракета отправляет в космос 50–60 малых космических аппаратов. Думаю, что эта цифра будет увеличиваться. Эти же спутниковые системы могут использоваться для передачи телевизионного сигнала, метеорологических данных и др. По-видимому, это будет окупаться. По крайней мере с точки зрения технологий сейчас проблем все меньше и меньше.

Еще одно направление развития космической отрасли — это спутниковая навигация. Российские спутники ГЛОНАСС, китайские спутники Baidou, американская система GPS. Думаю, что все эти системы интегрируются в единую объединенную систему глобального позиционирования.

Думаю, что система глобального позиционирования сольется с интернетом, который будет передаваться от космических спутников. Все разовьется до искусственного интеллекта, который эти системы объединит. Это будет, так сказать, защитный пояс Земли.


Юрий Ковалев, заведующий лабораторией фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ:

— В 2019 года мы все узнали о черной дыре в галактике Дева А. Ученые увидели ореол света — фотонное кольцо вокруг ее тени.

Я ожидаю и надеюсь, что в новом десятилетии ученым удастся увидеть и сделать фотографию черной дыры в центре нашей галактики Млечный путь. Почему это так важно? Мы сможем проверить общую теорию относительности Эйнштейна в сильном гравитационном поле этой черной дыры. Это самая близкая и в то же время массивная дыра: примерно 4 млн солнечных масс, и нас отделяет расстояние 28 тыс. световых лет.

Сделать этот снимок непросто — это и делает его уникальным для научных исследований. Черная дыра в центре нашей галактике имеет весьма подвижный и даже «вертлявый» характер. Вследствие разнообразных процессов, которые происходят вокруг нее, изображение тени меняется каждые полчаса. Таким образом, о ней проще снять документальный фильм, строя изображение раз в полчаса. Пока ученым такое недоступно. Также четкому снимку мешает эффект рассеивания. Радиоволны проходят через межзвездные облака и «портятся». С этим тоже предстоит разобраться.

В ближайшее десятилетие мы надеемся, что ученые всего мира, включая Россию, при помощи новых наземных и космических телескопов смогут решить столь непростую, но важную задачу! В частности, в России уже сегодня разрабатывается для этого проект космического телескопа «Миллиметрон».


Владимир Асланов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической механики Самарского университета, специалист в области очищения космического пространства от космического мусора:

— Я думаю, что в ближайшее время космические миссии с непосредственным участием человека будут постепенно «уходить». Ведь по какой причине долгие десятилетия человек работал в космосе? Ответ очень простой: не было совершенных роботов. В будущем космические экспедиции без участия человека будут технически и экономически значительно более эффективными. В связи с этим нам не следует ждать и массовой колонизации Луны и Марса, как предсказывает Илон Маск. Не будет и дорогих международных космических станций на околоземной орбите. Исключение составит космический туризм, заметим, очень дорогой. И еще мы увидим реализацию амбиций в пилотируемых проектах новых мировых стран-лидеров, таких как Китай и Индия.

Чего еще ждать в ближайшее десятилетие в космическом пространстве? Конечно, глобального спутникового интернета Илона Маска Starlink. И это будет так же привычно, как GPS и ГЛОНАСС.

К чему нам всем готовиться? Для ответа на этот вопрос давайте вернемся в недалекое прошлое и вспомним только два слова, связанных с экологическими катастрофами: Чернобыль и «Фукусима-1». Что мы имеем сейчас? Доля ядерной энергии в Германии упала до 11%, в Японии — до 3,6%, в Бразилии — до 2,7%. С другой стороны, доля возобновляемых источников энергии постоянно растет, как, впрочем, и растет доля электромобилей. В этой системе координат важной и неотъемлемой частью экосистемы является ближний космос, который оказывает влияние не только на природу Земли, но уже и на мировую экономику, науку, культуру, социальную и другие сферы. Если сегодня в космосе столкнутся два искусственных тела (а скорость их столкновения составляет 10 км/с и более), то за этим последуют уже столкновения осколков с другими телами — и этот процесс, подобно ядерной реакции, будет развиваться стремительно. Выйдут из строя действующие космические спутники, произойдет «загрязнение» орбит, а это значит, что они станут непригодными для запуска других спутников. То есть космос может быть потерян для жителей Земли навсегда. Это не вымысел, это факт. Для примера приведу только две космические катастрофы: 11 января 2007 года — разрушение китайского спутника FY-1C привело к появлению 3 тыс. крупных обломков, а столкновение 10 февраля 2009 года спутника «Иридиум-33» со спутником «Космос-2251» добавило в ближний космос еще 1420 крупных обломков. Сейчас в ближнем космосе сотни старых ступеней ракет массой по несколько тонн, они находятся на высотах более 500 км. Если их не убирать искусственным образом, то естественным путем за счет воздействия атмосферы они упадут на Землю через десятки и даже сотни лет. Можно представить, что произойдет при столкновении таких по-настоящему крупных объектов. Тогда все прогнозы для космической индустрии «рухнут» и будет только одна проблема — очищение космоса.


Антон Конаков, старший преподаватель кафедры теоретической физики физического факультета Университета Лобачевского (Нижний Новгород), кандидат физико-математических наук:

— Одним из ярчайших научных событий последних лет было открытие гравитационных волн международной коллаборацией LIGO, в составе которой есть и российские физики — представители МГУ им. М. В. Ломоносова и нижегородского Института прикладной физики РАН. Гравитационные волны представляют собой распространяющиеся искривления пространства и времени, источниками которых являются массивные космические тела, например, черные дыры и нейтронные звезды. Изучение гравитационно-волновых сигналов позволит не только наблюдать объекты, не излучающие световые волны, такие как черные дыры, но и получить новые данные о происхождении Вселенной, природе гравитации и всего пространства и времени. В ближайшее десятилетие стоит ожидать если не прорыва в новой области — гравитационно-волновой астрономии, то точно значительного продвижения вперед, особенно в сравнении с другими областями физики и астрономии. В следующие 10–20 лет структура мира может стать значительно более понятной человеку, и темных пятен в нем (включая природу темной материи и темной энергии) может стать меньше.


Александр Родин, руководитель лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ:

— Я уверен, что в ближайшее десятилетие нас ждут прорывные результаты в освоении космоса, развитии многоспутниковых систем и технологий управления климатом.

В ближайшие годы будут развернуты многоспутниковые системы, которые будут решать различные задачи, в первую очередь в области связи и дистанционном зондировании. Подобные многофункциональные системы станут неотъемлемой частью нашей жизни. Конечно, пандемия внесет свои коррективы, развитие рынка космической связи, вероятно, пойдет не такими высокими темпами, как предполагалось ранее, и мы уже видим эти коррективы на примере банкротства OneWeb. Вероятнее всего, Россия будет кооперироваться с Китаем с целью создания собственного национального сегмента в международной сети.

Маловероятно, что за десятилетие у нас появится своя национальная сеть, которая решила бы стоящие перед страной задачи коммерческого характера.

Будет продолжаться освоение дальнего космоса и создана необходимая инфраструктура на окололунной и марсианской орбитах, и это уже не из области фантастики. В течение последних 20 лет на Марсе постоянно работают научно-исследовательские аппараты, и освоение Красной планеты будет продолжаться, однако человек на Марс в ближайшее десятилетие не полетит. Вероятней всего, полет человека на Марс осуществится в 20-летней перспективе, но это будет однократное достижение при участии широкой международной кооперации.

Освоение Венеры будет проходить не столь интенсивно, так как эта планета не столь интересна широкой публике, как Марс. Научное сообщество будет все более активно изучать внесолнечные планетные системы, однако полеты автоматических станций даже к ближайшим звездам еще долго, а вероятнее всего, навсегда останутся предметом научной фантастики и фантазий щедрых инвесторов.

Китай будет активно развивать свою пилотируемую программу, а Старый Свет и США, скорее всего, откажутся от постоянного присутствия человека в космосе. МКС уже выработает в значительной мере свой ресурс, а полноценной замены ей не появится.

Велика вероятность, что будут созданы технологии управления климатом на региональном масштабе и в перспективе это станет глобальным бизнесом, в который будут направлены значительные инвестиции, предназначенные для развития и внедрения зеленых технологий. Часть этих инвестиций пойдет и в космический сегмент. В первую очередь технологии управления климатом будут востребованы в странах Ближнего Востока, США, Китае, возможно, в российской Арктике. Публичная активность вокруг темы глобального потепления будет только нарастать, и это приведет к серьезным конфликтам и экономическим санкциям в отношении отдельных государств и компаний.


Андрей Майоров, доцент кафедры экспериментальной ядерной физики и космофизики Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ:

Главный научный прогресс в области астрономических исследований сегодня связан с развитием новых методов наблюдения небесных тел и значительным улучшением возможностей экспериментальной техники. Наука, изучающая эволюцию объектов от планет и астероидов до галактик и их скоплений, а также всей Вселенной, давно вышла за пределы оптического канала наблюдений (всеволновой астрономии), но именно сегодня мы становимся свидетелями зарождения т.н. многоканальной астрономии. В ек основе использование не только всего спектра электромагнитного излучения для наблюдения объектов, но и привлечение информации, получаемой другими способами, например, в виде нейтринного излучения, потоков космических лучей, а также по каналу гравитационных волн. Именно совместные многоканальные наблюдения и последующий комплексный анализ сегодня и в будущем будут определяющими в развитии астрономии и связанных с ней теоретических исследований.

Так, хочется верить, что в ближайшие годы многоканальные астрономические наблюдения позволят приблизиться к разгадке тайны природы темной материи, которая до сих пор ускользает от нас при прямом поиске и в экспериментах на ускорителе. Мы стараемся зарегистрировать её следы в потоках заряженных космических лучей, в рентгеновском и гамма-диапазоне. Существующие и перспективные обсерватории, среди которых есть и отечественные, выходят на очень высокий уровень чувствительности, покрывая с высокой статистической точностью широкий диапазон энергий.

Новых открытий с нетерпением ждут и в космологии. Одним из наиболее интересных по мнению многих учёных является обнаружение реликтовых гравитационных волн. Сегодня их увидеть невозможно из-за огромного размера, но они должны были оставить свои отпечатки на карте т.н. реликтового излучения, исследования которого в ближайшее десятилетие является одной из главных задач как теоретиков, так и экспериментаторов. Такое открытие практически однозначно подтвердило бы инфляционный этап расширения в истории Вселенной, а значит мы могли бы подойти к самому рождению нашего мира. Гравитационно-волновая астрономия вышла на уровень практических результатов недавно и сейчас ее ждет бурное развитие. На Земле в разных странах уже строятся гравитационно-волновые обсерватории, существуют проекты космических обсерваторий, которые могут быть реализованы в конце этого — начале следующего десятилетия. Перечислять список открытий, которые могут быть сделаны в этом направлении, даже не имеет смысла — их множество.

Несомненно, сегодня ренессанс переживает экзопланетология. Уже сегодня мы наблюдаем тысячи планет около других звезд и среди них есть планеты земного типа. Существующие обсерватории изучают их основные свойства, а в первой половине десятилетия в строй вступят космические и наземные телескопы с такими характеристиками, которых будет достаточно для детального изучения химического состава атмосферы планет, их фотографирования и даже картографирования.

Стоит отметить, что это далеко не все научные направления, которые сегодня активно развиваются. Новых открытий можно ждать при поисках и исследовании новых объектов в Солнечной системе: ее границы могут быть значительно раздвинуты, получены сведения о этапах эволюции и развития. Совсем недавно для исследования атмосферы Солнца запущена миссия Parker, от которой ожидают новых важных открытий, к планетам и астероидам уже готовятся новые миссии. В рамках программ исследования космоса многих стран, в том числе и России, значатся проекты изучения Луны, а на Марсе уже через год или два будет работать новый марсоход.

Астрономические наблюдения имеют не только фундаментальное, но и прикладное значение. Изучение свойств околоземного и межпланетного пространств, Солнца и солнечно-планетарных связей позволяет создавать реальные проекты освоения Луны и Марса. Станут ли они возможны на текущем уровне технологий? — ответить сложно, но необходимо ставить перед собой большие цели и стараться их добиваться. Именно в этом и есть ключ к прогрессу!

Подготовила Мария Грибова

Источник: www.kommersant.ru

Космические технологии в повседневной жизни

Космическая индустрия кажется нам чем-то далеким и неприступным, но большинство людей и не подозревают, что ежедневно сталкиваются с “космическими” технологиями. Конечно, никто не даст простому человеку доступ к самым современным разработкам, но многие инновации прошлых лет рано или поздно начинают использоваться в бытовых вещах, которыми мы пользуемся по нескольку раз в день. В преддверии Дня Космонавтики предлагаем вам ознакомиться с пятнадцатью технологиями, пришедших в нашу жизнь прямиком из космоса.

Пеноматериал с памятью формы

Пеноматериал с памятью формы

Специалисты космической отрасли разработали полиуретан-силиконовый пластик для изготовления сидений, снижающих нагрузку на тело космонавта при посадке. Этот материал равномерно распределяет вес и давление, с легкостью поглощает удары и восстанавливает первоначальную форму даже после сжатия в несколько раз. Сегодня он используется, в основном, для производства матрасов.

Беспроводные электроинструменты

Беспроводные электроинструменты

 Представьте следующую ситуацию: вы высадились на Луну, чтобы взять пробы грунта, но к чему подключить сверлильный аппарат? Протянуть удлинитель побольше? Сомнительная затея. Чтобы избежать подобного конфуза создали дрель с мотором на базе электромагнита, позволяющего инструменту работать максимально долго на одном заряде аккумулятора. Рабочие со всего мира и по сей день благодарны космической индустрии за это изобретение. К слову, так появились и портативные вакуумные пылесосы.

Спортивные стельки

Спортивные стельки

В скафандре, участвовавшем в серии миссий ‘Аполлон’ была пружинная подошва. После завершения полетов на Луну в 1972 году программа ‘Аполлон’ была свернута, а технологию переняли компании, занимающиеся выпуском беговой обуви. Она абсорбирует энергию шага, чтобы дать спортсмену дополнительный толчок при отрыве ноги от земли.

Тефлон

Тефлон

Тефлон был открыт еще в 1938, но лишь начав применять его в качестве теплоизоляции космических кораблей, люди поняли насколько полезным может быть этот материал в повседневной жизни – например, благодаря своим антипригарным свойствам он отлично подходит для производства сковородок. Одним из главных преимуществ тефлона стал низкий коэффициент трения, что сделало тефлон одним из главных компонентов подшипников, прокладок, изоляции электрических схем космических кораблей и даже искусственных суставов. Ткани с тефлоновым слоем широко используются для покрытия нефтепроводов и крыш стадионов.

Цифровые датчики изображений

Цифровые датчики изображений

Всякий раз, когда вы снимаете фотографии или видео на смартфон, вы пользуетесь CMOS-сенсорами. Эта технология была создана в целях уменьшения размеров камер для межпланетных полетов беспилотных аппаратов. Эти же датчики позволили уменьшить и различные оптические медицинские приборы.

Антиобледенительные системы

Антиобледенительные системы

Инженеры долгие годы боролись с проблемой обледенения крыльев и двигателей летательных аппаратов. Сегодня же их находка не только является неотъемлемой частью авиационной промышленности, но и защищает железнодорожные пути.

Линзы с защитой от царапин и УФ-излучения

Линзы с защитой от царапин и УФ-излучения

Многочисленные частички пыли, витающие в космическом пространстве, без труда могут повредить скафандр, ухудшив обзор, или, что еще хуже, пробить отверстие в стекле, вызвав разгерметизацию скафандра. Это обстоятельство вынудило инженеров космической индустрии разработать устойчивое к повреждениям стекло, которое теперь используется во множестве обычных очков. Также в 1980-х ученые задались вопросом защиты глаз космонавтов от вредного ультрафиолетового света. С этой целью в скафандры начали устанавливать стекла, защищающие от УФ-лучей, технологию тут же взяли на вооружение модницы по всему миру, которым ранее приходилось довольствоваться только пластиковыми солнцезащитными очками. В современных скафандрах применяются стекла, не только защищающие от солнечных лучей, но и улучшающие цветопередачу. На земле солнцезащитные стекла получили еще большее распространение: их можно встретить во все большем количестве очков, лыжных масках, телескопах и защитных масках для сварки.

Застежки “липучки” и “молнии”

Застежки “липучки” и “молнии”

Как и тефлон, эти незаменимые в быту вещи были изобретены довольно давно – в 1914 1948 годах соответственно, — но широкое распространение они получили только после того, как попали в космическую индустрию. Сперва астронавты обнаружили, что такие застежки имеют компактные размеры и помогают быстро и надежно застегивать далеко не самую удобную космическую одежду. Затем на это изобретение обратили внимание лыжники, чьи костюмы довольно похожи на те, что находятся под скафандром у космонавтов, а уж потом очередь дошла и до обычных людей.

Фильтры для водопроводной воды

Фильтры для водопроводной воды

Сегодня трудно найти дом, в котором не было бы фильтра для очистки воды, но если у нас с вами еще есть возможность найти другой источник чистой питьевой воды, то обитателям космических кораблей для этого приходится прибегать к помощи сложных очистительных систем, позволяющих повторно использовать жидкости без вреда для здоровья.

Детекторы дыма

Детекторы дыма

Даже небольшой пожар в большом здании очень опасен. Что уж говорить о возгорании в условиях весьма ограниченного пространства космического корабля, когда снаружи только холодный безжизненный космос и вам некуда убежать. Проблема очевидна, поэтому впервые настраиваемые (во избежание ложных срабатываний) датчики задымления применялись достаточно давно – еще на первой американской космической станции “Скайлэб”, запущенной в 1970. Затем датчики дыма стали появляться в обычных зданиях и стали обязательной частью любого общественного заведения.

Колесо с гибкими элементами

Колесо с гибкими элементами

Проект лунохода NASA был бы неосуществим без колес, способных противостоять любым погодным условиям, экстремальным температурам, проколам и механическим повреждениям. В одиночку создать такие колеса аэрокосмическое агентство США не могло, поэтому на помощь пришел мировой лидер в производстве автомобильных покрышек, Michelin. В результате появилисьTweel – покрышки, не нуждающиеся в воздухе. Теперь же Tweel устанавливаются не только на космические аппараты, но и на сельскохозяйственную технику и обычные автомобили.

Геолокационные сервисы

Геолокационные сервисы

Жизнь современного автомобилиста сложно представить без GPS-навигации, уже никто не удивляется тому, что для нахождения нужной точки на карте необходимо просто сказать смартфону адрес точки назначения. Искусственные спутники начали запускать задолго до первого полета человека в космос. Идея спутниковой навигации родилась в 50-е годы, когда американские ученые, наблюдавшие сигнал от советского спутника, заметили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Таким образом, зная свои точные координаты на Земле становилось возможным измерить скорость и расположение спутника, и наоборот, зная местоположение спутника, можно узнать скорость и координаты того или иного объекта на Земле. Этот принцип и лег в основу современных GPS-приемников.

Плавательные костюмы

Плавательные костюмы

Испытания в динамическом туннеле в исследовательском центре NASA сыграли решающую роль в создании плавательного костюма Speedo LZR Racer. При его разработке были найдены материалы и типы швов, вызывающие минимальное сопротивление при плавании. По словам NASA, на Олимпиаде 2008 практически все медалисты и рекордсмены были облачены именно в эти костюмы. С тех пор модель LZR Racer запрещена к использованию на международных соревнованиях, но многие профессиональные спортсмены продолжают использовать специальную модифицированную версию костюма.

Бороздки безопасности

Бороздки безопасности

О происхождении данного приспособления знают далеко не все, хотя каждый из нас пользовался ею, пускай и неосознанно. Речь о длинных узких каналах, отводящих лишнюю влагу с поверхности взлетно-посадочных полос и автомобильных трасс. Впервые подобные бороздки появились на полигоне исследовательского центра NASA еще во время первых проводимых там экспериментов в шестидесятых годах прошлого века. Теперь это изобретение можно встретить даже в бассейнах, пешеходных дорожках и загонах для скота.

Телескопические подъемники

Телескопические подъемники

Эти механизмы спасли тысячи жизней на Земле, хотя изначально они разрабатывались для строительства крупных ракет носителей. Благодаря телескопическим подъемникам пожарные по всему миру могут добраться до верхних этажей многих зданий с высотой до 55-60 метров. Так называемые “машины-вышки” используются еще и для прокладки кабелей, подъема малогабаритных грузов, ремонтных и покрасочных работ.

Конечно, это далеко не все изобретения, которые сперва продемонстрировали свои возможности в космосе, а уже потом пришли в нашу жизнь. Существуют еще десятки менее заметных технологических (и не очень) новшеств, ежедневно упрощающих наш быт. Это и стандарты организации хранения пищевых продуктов, и улучшенные смеси детского питания, и портативные медицинские термометры, и много других замечательных вещей, без которых многие люди сегодня просто не могут представить свое существование. К счастью, космическая отрасль развивается, все новые и новые устройства перестают быть узкоспециализированными приспособлениями, а благодаря усилиям таких компаний как SpaceX, открывающих свои патенты для всех желающих, в скором времени у нас могут появиться вещи, о которых мы раньше и мечтать не могли – к примеру, это могут быть относительно доступные реактивные ранцы, аккумуляторы нового типа либо что-то еще.

Источник: www.computerra.ru


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.