Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Космонавтика

Как космическая гонка создала Рунет и почему без неё перспективы Рунета печальны

11.06.2021 12:20:14 | Автор: admin

Каким образом в нулевые в России случился бум IT? Дело вовсе не в высоких ценах на нефть. Если посмотреть на биографии и возраст лидеров движения это сплошь математики и физики, получившие, очевидно, очень фундаментальное образование в СССР 70-80-х. И конвертировали это в Яндекс и далее по списку. Ну и остальные кадры оттуда же. Если в стране был такой сильный физмат, то это показатель качества образования в целом. Космическая гонка, опять же. В общем, условно, последние 20 лет СССР обеспечили первые 20 лет Рунета. Вопрос: что дальше? Советское образование кончилось 30 лет назад. Рунета не было бы, не будь этих 20-30 лет бума советского образования. Откуда бы отцы Рунета пришли тогда? Так вот, последние 30 лет это 30 лет без бума советского образования. И кадровый голод, по-моему, уже начинается.
В России еще остается небольшое количество научных школ, работает несколько сильных университетов, есть институты, имеющие научный авторитет в мире. Тем не менее, если текущая ситуация продлится еще лет 510, научная база в стране будет уничтожена настолько, что создавать ее придется практически с нуля, приглашая зарубежных специалистов, в том числе и опытных менеджеров, работающих в сфере науки. (Какое будущее ждет российскую науку)
И Рунет уже не тот. То есть, по инерции катится, но видно уже многое. И будет только хуже, потому что не может быть не хуже. Чтобы это продолжилось, могучему поколению начала Рунета должно прийти на смену не могучее новое поколение. А откуда они придут? Последние 30 лет российское высшее образование коммерциализировалось, деградировало, съезжало со всех пъедесталов и падало в рейтингах. Ну и космической гонки не было, запроса на науку не было. Возможно, это не очень очевидно. Вроде какое-то образование есть, вроде в олимпиадах каких-то побеждают и поди знай, это признак, что всё отлично, или что на пердячем пару остатки 30 лет, когда Россия, удивительное дело, была впереди планеты всей в плане науки и образования? В первых рядах, по крайней мере.

Это ведь уникальное явление в тысячелетней истории России. Или пятисотлетней истории Московии. Россия никогда не была лидером науки. В ней были отличные учёные, вторая половина XIX и начало XX века были расцветом науки в царской России. Что хорошо по сравнению с Россией начала XIX века. Но если взглянуть на российскую науку в контексте европейской той же поры, то восторг иссякнет. Не то, чтобы российская наука была плоха она просто была меньше. Намного, заметно меньше. Это как сравнить процветающий мегаполис в хорошие времена с городом в десять раз меньше в той же стране. Второй город тоже хороший, современный, но видно, что попроще, поскучнее, как будто живёт в другом времени, лет на пять отставая от мегаполиса, а мегаполис в авангарде всего, все остальные меряют время по нему. Вот эту русская наука версус европейская в последние 50 лет перед Мировой войной. Если сравнивать Россию с отдельными странами Францией, Германией, США картина станет только обиднее. А до этого скромного обаяния царской науки в последние полвека царизма на тысячу лет назад не было НИ-ЧЕ-ГО. Ни науки, ни образования. Можно, конечно, винить европейцев в русофобии задним числом, но, всё-таки, современникам виднее. Точно так же как в XXI веке специалисты смогут показать на карте, где находятся очаги передового развития различных областей науки и технологий, откуда постоянно приходят главные новости, где второго эшелона, а где жизнь едва теплится и откуда ничего особо ожидать не приходится. В XIX веке научный мир разных стран уже был достаточно связным, чтобы у учёных и изобретателей в одних странах было достаточное представление о положении дел в других.

В царской России наука и технологии принадлежали ко второму-третьему эшелону ничего особо ожидать не приходится. Это не значит, что тогда в российской науке не существовало звёзд мирового уровня. Это значит, что имена вроде Менделеева, Мечникова и Павлова в тогдашней России можно пересчитать по пальцам. Никогда до XX века российская наука не была на одном уровне, скажем, с британской или французской или германской. Россия, на фоне европейских науки и образования, действительно, была тёмной, невежественной, неграмотной и отсталой страной? Даже в начале XX века. Тем более в первой половине XIX века. Тем более в XVIII веке. И так далее вплоть до Ренессанса в XIV веке. Дорожки разошлись уже тогда. И обидное отношение к России как стране необразованного мужичья отражало эту неказистую реальность. Точно так же, как сейчас русскоязычные разработчики относятся, например, к индийским. Уж точно не в индобофии дело.

Стоило же в XX веке расцвести феномену советской науки, вышедшей в отдельных областях на уровень европейской и американской как отношение к русскоязычным учёным и инженерам сменилось на уважительное во всём мире.

Потому что культура (включая культурные мемы и предрассудки) зеркало материальной реальности, а не наоборот. Меняется реальность меняется и отражение в этом зеркале. В XIX веке в этом зеркале отражался мужик в лаптях. В XX человек в халате и очках. Но кредит заработанного в XX веке уважения уже подходит к концу.

И это очень тревожно, потому что, если верить, что Россия всегда была центром наук, образования, а русский мужик был грамотен, просто раньше Европа не хотела этого признавать, то можно пропустить две важные вещи:

  1. Так было не всегда. Всеобщей грамотности в России менее ста лет.
  2. И это исторически новое состояние может очень быстро стать прошлым.


Короткая история образованной нации


К 2035 году уже арктическая ледяная шапка начнёт полностью таять каждое лето, а столетие с момента, когда можно было сказать, что все русские люди умеют читать и писать по-русски, ещё не наступит. Что всё, что сейчас принято считать за норму высшее образование, чтение книг, всеобщая грамотность, сильные физики, сильные математики, лидерство в космосе, опять же это всё произошло в 19461991. Дата начала условна назначение Сергея Королева генконструктором, потом атомная программа, даже строительство главного здания МГУ на Воробьёвых горах и понеслось. Всего 45 лет из тысячелетней истории Россия (СССР) была, действительно, грамотной, образованной, современной и продвинутой (в образовательном смысле) страной. Поглядывая на современный американский дискурс, внезапно оценил то, о чём не думал даже никогда нормализацию атеизма. Ну и теории эволюции.

И, к слову, космическая программа той же Индии к 2030 году обгонит российскую. А, значит, с задержкой в 10-20 лет (значительной в масштабах человеческой жизни, ничтожной в исторических) и положение российского и индийского IT-сектора и науки в мире поменяются местами. Потому что подойдёт время смены поколений в России уйдёт поколение, рождённое в золотое тридцатилетие советской науки и образования между 1961 (полётом Гагарина) и 1991 годами, в Индии придёт поколение, выросшее уже на индийском пике науки и технологий.

Не хочу преувеличивать распространённость невежества в США какая-то часть населения определённо диковата, но сколько их 10%, 25% или 5%, это просто интернет их делает заметнее, но сам факт, что в американском дискурсе регулярно всплывает религиозная тематика в контексте, который выглядит, скажем так, слегка архаичным мол, я не знал, что мы об этом ещё спорим, хм, что они показали мне ценность прививки атеизма, о чём мне никогда, до знакомства с американским консервативным дискурсом, не приходилось даже задумываться как о чём-то более впечатляющем, чем мытьё рук с мылом. И аборты, конечно. То, что это реальная политическая проблема в стране с самой сильной наукой в мире в 2020 году, что религиозный фундаментализм, оказывается, ещё можно мобилизовать против медицины говорит о том, что, возможно, степень культурности и образованности, до которой дошли два советских поколения, слегка недооценивается. Явно какие-то пробелы, которые ещё не везде закрыты, закрыли с опережением.

Говоря, что Россия к концу XX века стала действительно, грамотной, образованной, современной и продвинутой страной я не имею в виду моду, культуру, технологии. Я о том, что, по крайней мере, теория эволюции, рассказываемая в школах и даже детских садах уже лет 20-30 назад ни у каких родителей заметных в медийных масштабах позывов конфликтовать со школой или воспитательницами детского сада не вызывало. В первую очередь, это открытие для меня самого. Что я, оказывается, недооценивал какие-то вещи в культурном и образовательном смысле нормализованные в СССР тогда. Впрочем, одна из вещей, которая была нормализована преждевременно и напрасно это образованность, грамотность и начитанность советского человека и гениальность советских физиков и математиков, начиная уже со школьной скамьи. Проблема не в том, до какой степени это верно или нет, а в том, что, даже если это всё принять не критически это ведь явление, которое появилось и существовало в течение всего 45 лет, условно с 1946 до 1991. Ничего из этого и близко нельзя было сказать о русских ещё в 30-е годы XX века. Даже про грамотность по переписи 1937 года, 26% советского населения старше 10 лет были неграмотны.

Однако, с точки зрения человеческого восприятия, изменения, произошедшие на протяжении всего двух поколений трёх, если считать от 2020 это не изменения. Это так и было. Большинство людей родилось в это. Многие уже во втором-третьем поколении. И представить из 2020 до какой степени, по-видимому, могла на самом деле быть неграмотна Россия или оценить место русской науки в мировой в контексте той эпохи, действительно, тяжело. Четверть неграмотного взрослого населения за пару лет до начала Великой Отечественной даже это удивительно. В общем, Россия поумнела. Во второй половине XX века, это случилось на самом деле, безусловно и однозначно. Но потом случилось страшное: Россия поверила, что так всегда и было. И это очень опасно.

Опасно не ценить, насколько это всё недавно произошло. Опасно не ценить, насколько это противоречит всей предыдущей истории России за тысячу лет, из которой никогда, никак, ни в чём, ни одним намёком не вытекало никаких предпосылок цивилизационного рывка в науке и образовании во второй половине XX века.

Если не ценить внезапность этого поворота истории, ценность образовательного прорыва, случившегося так недавно, если не осознавать контраст второй половины XX века в смысле культуры и образования со всей предыдущей историей России, не понимать, что произошло, если не ценить приобретённое, не понимать, как это было приобретено, не осознавать, что вообще что-то было приобретено, ценность этого, уникальность было, действительно, приобретено нечто, чего в России никогда до этого не было, совсем недавно, и как это изменило Россию, не осознавать вообще что-то принципиально за те 50 лет изменилось всегда так было то не получится заметить, как это теряется. Это всё ещё с нами? Или уже нет? Или ещё да, но уже одна оболочка с трухой внутри, которую люди пока не замечают?

Думаю, позднесоветское-ранне-постсоветское поколение миллениалы, в общем, 19801996, может быть, чуть старше, родились в эту спокойную уверенность всегда так было. Пронесли заряд предыдущей половины столетия через 90-е и нулевые, создав по пути Рунет действительно, великую вещь. И только укрепились в ощущении, что всегда так было и всегда так будет. Которое всё очевиднее оказывается заблуждением.

Настоящие корни Рунета


Рунет не был создан в 90-е. В 90-е он проявил себя. Создан был Рунет людьми. А эти люди были созданы парой десятилетий раньше. В школах и институтах. В стране с действительно сильным физматом что они своим примером и доказали.

И, похоже, ни разу не задумались, в чувстве собственного превосходства, что их вообще-то учили. И не в сильной школе или сильном ВУЗе, а в сильной образовательной системе. Потому что чудес не бывает. Институтов мирового уровня вдруг, как жемчуг в куче говна, в окружении из посредственной образовательной системы какой-нибудь среднеразвитой азиатской страны появиться не может. Современная Россия тому доказательство. Вместе с системой высшего образования, тонущей, идущей на дно уже 30 лет, тонут и жемчужины тоже. Держатся, карабкаются, на рейтинги мировых ВУЗов стараются внимания не обращать но и без них, в общем, многое видно.

Лучшие советские школы и ВУЗы не были исключениями из правил, они были частью системы, лучшие из лучших стояли на фундаменте из лучших, лучшие стояли на очень хороших и так далее. Это был системный подход. Не лучшие ВУЗы были созданы, а была создано целое среднее и высшее образование, по большей части, с нуля. В огромном масштабе, на всю страну. И это высшее образование, огромная живая среда, уже произвела свои лучшие школы и ВУЗы.

Это, в числе прочего, перестали понимать в России всего через 20 лет после СССР. Сколково, ВШЭ, Особенно Сколково. Это был провал на уровне идеи. Откуда я могу это знать? Иногда это не так сложно. Если ты прочитал, что главный вождь объявил о намерении построить аэродром и самолёт, а потом увидел, что они тащат на поле тростник и сену, чтобы собрать их в форму самолёта вполне уверенно можно сказать, что это был провал на уровне идеи.

Идея создать крутой ВУЗ, пусть даже не по советской кальке, а по американской, создать свою Кремниевую долину в отведённых гектарах земли это карго-культ. Она была мертворождённой как намерение построить самолёт из соломы. Попытка сделать как в Америке людьми, которые не понимали, что было сделано в СССР, привела к закономерному результату: то, чего они не увидели у себя под носом они не разглядели и в США. Что Кремниевая долина, вообще-то, создана не Цукербергом. И даже не Джобсом. И даже не Гейтсом. Её создали: огромный госзаказ, военный госзаказ, космическая гонка, Стэнфордский университет, который, в свою очередь, был частью той же большой движухи, которая происходила в СССР: политикам нужны были физики, математики и инженеры. И, похоже, они понимали, что, если вам нужно 50 гениальных математиков, вы не строите школу для математических гениев с газончиками а-ля кампус в Сколково на 50 учеников. Вы строите пять тысяч школ. И пятьсот университетов. Ну хотя бы 50. Ждёте, ждёте, пока школьники пройдут школы, потом университеты, подкидываете им работы и задачи государственной важности попутно, и вуаля лет через 10-15 из 50 новых университетов вышло по одному гениальному математику. 50 гениальных математиков готово. Всего лишь 5000 школ, 50 университетов и 15 лет стимулов и задач всей этой научно-образовательной машине шевелиться и готово.

Из этого списка Медведеву для успеха Сколково не хватило примерно всего. И представления вообще, что что-то ещё за пределами задачи Хочу тут русскую Кремниевую долину!, выделить землю и построить какие-то здания, нужно знать, может потребоваться.

15 лет стимулов звучит долго. Но долго ли? Для современной России страшно долго. Любые государственные планы с горизонтам дальше двух лет заведомо профанация. Любой горизонт-2030 в 2020 будет профанацией и в 2027 будет профанацией. В 2029 может что-то забрезжит про 2030. Но за долгосрочные проекты власть сама уже перестала пытаться браться, Мудро. Если уж пытаются что-то сделать то авралом, за три года.

Однако, десять лет уже прошло. У Сколково юбилей. В моём гипотетическом примере о выведении 50 гениальных математиков 50 вероятных финалистов уже бы вырисовывались сейчас ещё в процессе учёбы. Так что проблема не во времени, 10 и 15 лет в любом случае пройдут, так почему бы не попытаться потратить их на что-то созидательное?

Рунет , как и Кремниевая долина это больше, чем 50 гениальных математиков, я думаю, но появились на свет они именно так. Всего лишь 5000 школ, 50 университетов и 15 лет стимулов и задач всей этой научно-образовательной машине шевелиться:

40 лет космической гонки то есть, 40 лет стимулов и задач всей этой научно-образовательной машине шевелиться, тысячи школ, сотни, может, тысячи институтов и готово. Возможно, Рунет так удивительно похож на Кремниевую долину (её интернет-направление, с гаджетами в России уже не вышло) именно потому, что люди, их создавшие, вышли из космической гонки. В которой они, в большинстве, не участвовали. Но которая создала эти 40 лет стимулов и задач для научно-образовательной машины, потребность в научно-образовательной машине, тысячи школ и институтов. А уже из них вышли отличные физики с математиками. Не могу ничего сказать про Кремниевую долину в этом смысле, но трудно не заметить, какой вклад физмат внёс в само возникновение Рунета как феномена, глядя на первые поколения рунетчиков. Тем более странно, что сами рунетчики этого не заметили. Рунет был создан в 90-х. Но люди, которые создали Рунет, были созданы в предыдущие 30 лет до 90-х.

И, удивительное дело, как раз прошло ещё 30 лет. Если отцы Рунета хотят передать гордое знамя новому поколению как раз подходит время. За 30 лет должна была подрасти новая смена, да?

На самом деле, нет. За 30 лет только стало ясно, что смены не будет. Уберём из волшебного коктейля амбициозный долгосрочный госзаказ на науку не было такого последние 30 лет, ни мотивации, ни потребности.

Соответственно, уберём запрос на физиков-математиков-инженеров.

Добавим к этому тотальную коммерциализацию высшего образования. Стране, которая хочет построить экономику знаний, не следует требовать платить за получение этих знаний вперёд. Впрочем, Россия за последние 30 лет ни разу ничем не выказала интереса строить экономику знаний. Да вообще в каких-то знаниях, науке. Вот коммерциализация это другое дело, чего зря таким площадям простаивать, да и тратить деньги на чьё-то обучение, когда полно дурачья, которые сами готовы за это платить? В общем, государство не было заинтересовано ни в каком развитии образования и науки за отсутствием вообще какой бы то ни было потребности в этом, и даже немножко было заинтересовано чтобы добить образование, путём повышения его эффективности. Коммерческой эффективности.

Ничего не имею против частного бизнеса и коммерческой эффективности взять те же Рунет с Кремниевой долиной. Но идея, что, если в одних областях и отраслях приватизация, profit motive, коммерциализация творят чудеса, то идея, что осталось распространить коммерциализацию на всё остальное и всюду произойдут чудеса скажем так, себя не оправдала. Конкретно образование и здравоохранение это две сферы, в которых коммерциализация не то, чтобы лишняя это я раньше так думал, что отлично сосуществуют две системы, кому-то подходит больше одно, кому-то нужно другое. Сейчас я думаю, что в образовании и здравоохранении коммерциализация вредна. Не со зла и не по умыслу, но profit motive и образование, так же, как и profit motive и здравоохранение несовместимы. И та и другая сферы по своей идеологии абсолютно некоммерческие, антикоммерческие, и появление коммерческого соблазна в них коррумпирует и разрушает и ту, и другую область. Это происходит само по себе, естественно и неизбежно.

Наверное, это не очень очевидная мысль. Но у меня есть хорошая аналогия: представьте себе коммерциализацию полиции, судов и армии. Шутки-шутками (про их безумную коррумпированность, да) но, во-первых, коррупция это и есть пример коррозийного действия денежного мотива в сфере которая принципиально с ним несовместима. В каких-то сферах денежная мотивация не мешает. В каких-то она помогает. В судебной или полицейской работе появление коммерческого интереса не даёт им выполнять свою функцию. Чем глубже деньги проникают в суды и полицию тем менее они суды и менее это полиция. Это как заливать бензин при переливании крови. Бензин отлично подходит, чтобы заливать в бензобак. Но если попробовать его залить в кровеносную систему может получиться как с российским образованием и здравоохранением. Суды и полиция, по крайней мере, коррумпированы. Представление о том, как должны работать суды и какой должна быть полиция, сохраняются. И можно даже, глядя на них в реальности, замечать некоторые отличия.

Здравоохранение и в большей степени образование в более тяжёлой ситуации. Бензин не только заливается в кровь, но ещё и агитируется как более качественный заменитель крови, вылейте её всю, замените всё на бензин. Многие люди соглашаются с этим или хотя бы не имеют возражений. Консенсуса о роли profit motive в образовании не то, что нет идея полностью коммерческого высшего образования кажется многим разумнее, чем полностью государственного образования. Фу, назад в совок! Не дай бог. Советский режим не состоял из одного образования и науки. Он ещё состоял из политической диктатуры со всеми вытекающими. Это не отменяет того, что советская космическая программа, программа по ликвидации безграмотности, сопутствовавшие буквально цивилизационный сдвиг России чуть дальше от угрюмой аграрной монархии и чуть ближе к миру Полудня. Это стоило сохранять всеми силами. Однако, история так повернулась, что, оценивая, чтобы взять, а что бы не брать у СССР, современная Россия образование не оценила, зато опытом политической диктатуры очень заинтересовалась. То, что следовало делать приоритетом номер 1 было брошено и отравлено ядом коммерциализации, то, что следовало оставить в 1991 активно имплементируется в настоящем.

В общем, смены первому поколению Рунета не будет. Точнее, её нет. Первое поколение Рунета было создано к 90-м за предыдущие тридцать лет. За следующие 30 лет ничего не создавалось, многое разрушалось и деградация видна невооружённым взглядом. То есть, по сути, история уже свершилась. То, что определяет будущее Рунета на минимум пару десятилетий вперёд произошло (или не произошло) за пару уже завершившихся десятилетий. Дальше мы будем наблюдать её наглядные проявления. В какой форме это проявится.

Это не значит, что Рунет умрёт или всем крышка. Нет, конечно. С Рунетом, я думаю, произойдёт то же самое, что происходит с российской космической программой. За те же самые тридцать лет мы ещё не до конца осознали, что лидерами космической гонки США и СССР были в 60-е и 70-е. В 80-е СССР окончательно отстал. И сохранять иллюзию, что Россия в космосе это то же самое, что СССР уже почти невозможно. Тем более, что СССР под конец в космосе был уже не тем СССР, с которым сравнивала себя Россия уже в нулевые. Поддерживать состояние отрицания помогало отсутствие других претендентов на лидерство в космической гонке, но это уже позади участников море. Сегодня Россия по разным оценкам идёт третьей после Китая, это ещё не так обидно. Но на пятки уже наступает Индия, а вообще космические программы запускают все, кому не лень. По прогнозам в 2030 году вместо утешительного третьего места Россия сползёт (по разным параметрам коммерческим, запускам, количеству грузов) уже на 4-6 места. Дело даже не в том, что в России плохо с космосом. Что есть хорошо. А в том, что это вся космическая стратегия и есть работать с тем, что есть, пока это работает. Во-первых, проедание наследия стратегия с предсказуемым финалом. Во-вторых, мало того, что Россия не движется вперёд другие движутся. Некоторые даже рвутся. Никаких космических амбиций у России сейчас нет, никуда Роскосмос прорываться не собирается и вообще, похоже, предпочитает не шевелиться. Поэтому предсказать положение России в космосе в 2030 году так просто, что хоть на деньги спорь: оно видно ясно, как в хрустальном шаре: ничего нового не появится, что-то из действующего отвалится, продолжат летать на том же, что и сейчас, выполнять те же функции, что и сейчас, только ещё меньше (потому что будет падать спрос, будет выходить из строя техника, будут уходить на пенсию люди). То есть, чуть-чуть откатится назад даже с сегодняшних позиций. Это не значит, что все, кто рвутся вперёд, обязательно в этом преуспеют, но скорее да, чем нет. Быть на 4-м месте после Индии в 2030 для России будет удачей. Скорее всего, она скатится ещё глубже во второй эшелон.

И, вероятно, к этому времени Россия уже даже это примет. 10 лет на стадию acceptance должно хватить.

Примерно так я вижу и будущее Рунета. Никуда он не денется, работа будет, бизнес будет, технологии будут. Просто из уникумов, одной из двух стран, включая Китай, которая удержала свой интернет-рынок, и выделяется на карте мира как страна, где главный браузер не Гугл, главная соцсеть не Фейсбук и так далее Россия превратится в страну, в которой есть интернет-индустрия. Как та же Индия. Как и в космической гонке Россия какое-то казалась в двойке лидеров с США. У Китая огромный рынок и господдержка. Рунет вырос в прямо противоположных обстоятельствах. Это её выделяло. Этого уже нет. И вообще, чем дальше, тем меньше чем российская интернет-индустрия будет выделяться. Будет всё ближе к любой другой интернет-индустрии сопоставимой страны.

Это будет что-то вроде интернет-деиндустриализации. Когда вроде экономика есть, но, внезапно, она уже ничего не производит особо, а занимается обслуживанием. При этом разговоры о том, что-де, промышленность не нужна, это прошлый век, будущее за сервис-экономикой оказались враньём. О том, как промышленность не нужна и прошлый век расскажите Китаю. Который начинал с фабрик для иностранцев, а за 30 лет, внезапно, развитие промышленности потянуло за собой развитие промышленности: Китай как никто в мире сейчас развивает инфраструктурные проекты у себя и по всему миру. Одни скоростные железные дороги через всю страну чего стоят. И это только малая часть. Так или иначе, промышленность нужна. Достаточно одного Китая или всем это спорный вопрос, но многие страны, в первую очередь, США, индустриализировавшие Китай ценой собственной деиндустриализации, об этом очень громко жалеют. Но пусть даже один Китай. Промышленность всё равно необходима, покуда люди живут в материальном мире. Мире вещей. То есть, мир не перешёл к постиндустриальной эре, отказавшись от промышленности. Мир просто передвинул всю промышленность в Китай, выбрав себе быть сервисными экономиками. Сейчас горько об этом жалеют и тяжело за это расплачиваются, но дело не в этом. В интернете будет то же самое.

Деиндустриализация Рунета означает, что Рунет, и IT скорее всего, будут меньше выдавать в мир чего-то нового, какие-то продукты, технологии. И больше обслуживать тем или иным образом созданные другими экономиками. Это не хорошо и не плохо само по себе. Хотя нет, всё же плохо. Если последние 10 лет в экономике чему-то и могли научить, что на сервис-экономику лучше не рассчитывать и лучше ей не быть: внутренних источников роста в ней нет, а при внешних экономических неурядицах она обваливается и превращается в основной генератор безработицы. Думаю, эта аналогия корректна и даёт понять, почему всегда лучше быть интернет-индустрией, нежели просто интернет-сектором или IT. Другое дело что а есть ли выбор?

Не буду показывать пальцем на Россию, российскую промышленность никто не любит, покажу на США.

Деиндустриализация это печальный процесс, происходящий, например, в США. Это была индустриальная страна, самая мощная индустрия в мире, поразительная во многих смыслах. Читая о том, как они налаживали, переставляли на военные рейсы и организовывали свою промышленность во Вторую мировую впечатляешься неимоверно. Количество продукции потрясало. Размах многих операций, включая логистические, в которых были задействованы тысячи самолётов разом. Америка стала индустриальным гигантом прежде, чем она стала гигантом военным и политическим. И как раз за те же последние 30 лет это закончилось. Огромное количество индустрий переехали в Китай. Много в Мексику. Фактически, США индустриализировали Китай за свой счёт прямо сняли с себя рубашку и отдали голенькой тогда КНР. Но самое главное, что всё это происходило под совершенно безумный восторг политического, журналистского, экспертного истеблишмента: дело в том, что они видели не деиндустриализацию они видели переход к сервисной экономике! Не разрушали одну из лучших вещей, которую делала Америка делала вещи а сбрасывали балласт на пути в постиндустриальный мир. А индустрии это что-то вроде паровых машин и паровозов, пусть в Китае топят, так им и надо.

Это обернулось грандиозным фейлом. Во-первых, сервис-экономика и постиндустриализация это разные вещи. До постиндустриализации ещё далеко. Под видом постиндустриализации США прошли деиндустриализацию, а пустые места попытались заткнуть сервис-экономикой. Китай прекрасно индустриализировался, удивительное дело, паровозы и пароходы оказались вовсе не утилём, и топят Китай в XXI век, а американцы смотрят видео, как китайцы то мост за десять дней построят, то госпиталь за шесть обсуждают это в новостях и завидуют! Попутно жалуясь, что сами не в состоянии даже имеющуюся инфраструктуру отремонтировать. Прямо как в России. С той лишь разницей, что, когда в России завидуют китайцам, строящим мост за десять дней, подтекст понятен: эх, а мы так не можем.

Когда с тем же самым сентиментом эх, а мы так не можем это шокирует. Это были вещи, в которых США были лучшими в мире организовать какую-нибудь масштабную операцию, осуществить какой-нибудь гигантский проект масштабы, мастерство управления масштабными проектами, ресурсы, амбиции и результаты США были и остаются непревзойдёнными. Для своего времени. Сейчас примерно тем же самым отличается Китай. Это уже совсем не то, но китайцы молодцы. А вот смотреть, как американцы сами себя забывают очень странно. Возможно, со своими заводами, США, как Самсон со своими волосами, отдали китайцам свою силу.

Вполне буквально. Замена индустриальной экономики на сервис-экономику оказалась катастрофой. Люди, которые это пропагандировали идиоты или маньяки. Второе не менее вероятно, кстати, потому что коммерческого интереса за всем этим стояло и стоит немеряно.

Вместо высокооплачиваемых, требующих высокой квалификации то есть, движущих и образование, и благосостояние среднего американца работ в индустрии, сервис-экономика предлагает: низкоквалифицированный труд. То есть, отсутствие мотивации развивать образование и тупеющую рабочую силу.

Низкооплачиваемый труд. Все эти сервис-воркерс получают минимальные или близкие к тому зарплаты. А чего им платить больше? За низкоквалифицированный труд?

Гиг-экономику. Сервис на сервисе и сервисом погоняет. Зачем идти на посоянную работу на минимальную зарплату в Макдональдс, когда можно устроиться в Убер, не быть вообще трудоустроенным, не иметь никаких бенефитов сотрудника и даже минимальной гарантированной Макдональдсом зарплаты? Конечно, в режиме как потопаешь так и полопаешь на Убере наверняка можно зарабатывать больше Мака. Главное, не заболеть. Болеть в отсутствие медстраховки и заработка во время болезни сомнительное удовольствие. В общем, чтобы наслаждаться всеми чудесными возможностями сервис-экономики и гиг-экономики лучше иметь железное здоровье. А то эйфория от перехода в постиндустриальный мир совсем добьёт.

Ну а Китай, бедный, всё ещё копошится в прошлом и развивает зачем-то эту допотопную индустрию. А как же возможность стать частью сервис-экономики и улыбаться посетителям, подавая им латте в Старбаксе?

Попутно они ещё строят масштабные инфраструктурные проекты, скоростные железные дороги, порты и аэропорты по всему, развивают индустрию уже в Эфиопии (!) возможно, тут есть связь с индустриализацей КНР? Возможно, им кто-то подсказал, что люди по-прежнему живут в материальном мире? И что обеспечение комфортных условий для погружения в виртуал тоже задача из материального мира.

России процесс деиндустриализации тоже хорошо знаком, хотя в случае с российскими индустриями по ним никто особо, вроде, не скучает. Зато картина перехода разных сфер бизнеса из индустриального сектора в сервисный очень наглядна. Возьмём, например, автомобилестроение. Безусловно, российский автопром был ужасен. Но представьте, если нет. Деиндустриализация выглядела так: вчера в России/СССР был автопром, обеспечивающий нужды рынка (допустим). Была автоиндустрия, в общем. Потом она стала таять. На смену заводам полного цикла пришли отвёрточные сборки. Тоже, к слову, восхвалялись как прогресс. Нет, Жигули всё равно были ужасны. Но всё-таки отверточная сборка не замена плохому заводу. Замена плохому заводу это хороший завод.

В общем, создать даже видимость замены индустрии не получилось. А авторынок в России превратился в ту самую сервисную экономику. Это звучит не очень драматично, но, всё-таки, если представить саму динамику: была страна, производила автомобили (допустим, хорошие). То есть, был автопром. А потом перестала. И теперь автобизнес это, в первую очередь, торговля. Сервисная экономика. Продажа чужих машин. Без автопрома. Выглядит грустновато, всё же?

Конечно, есть разные заводы разных производителей по стране, и ГАЗ с Ладой, вроде, дышат. Но что-то это ни во что не вырастает. Китай, принимая у себя фабрики и заводы, ставил условием: иметь китайского партнёра. Партнёры китайские тогда были не очень, раздражали только американцев да мешались им. Тем временем, партнёры, работая в обязательном по закону тандемом с американцами, немцами, японцами учились, перенимали компетенции своих коллег на всех уровнях, перестали раздражать и мешаться и во многом уже они стали двигателем второй волны индустриализации и бизнеса в Китае. Спасибо опыту, наниям, технологиям и рабочим местам, предоставленным Китаю во время первой волны индустриализации западными корпорациями. Почему бы России так не делать? Я не очень слежу за автопромом, но, когда следил главами всех заводов, производств, совместных предприятий и даже сборок были варягами. Многие из них не скрывали, что русским менеджерам доверять нельзя, за русскими рабочими надо глаз да глаз. И, в принципе, и менеджеры, и рабочие были согласны: всё так. Пусть варяг придёт и порядок наведёт. Однако варягу варягово, а России что? Китайский подход себя, в итоге, оправдал, хотя их требование (действующее, по-моему, до сих пор) заводить китайский бизнес в партнёры очень многих очень долгое время постоянно по разным поводам раздражало. Китай за это критиковали, считали косным, бюрократичным а они, оказывается, учились у западных коллег, перенимали от технологий до опыта всё. То есть, даже если завтра весь иностранный бизнес оставит Китай опыт останется.

В России же варяги просто заведуют производством в своих интересах, аборигенам ничем не помогая и особо их не подпуская. Это больше похоже на колониализм, чем индустриализацию. Потому что если завтра эти варяги покинут Россию, то после них ничего не останется. Посотрудничали, поработали, попрощались.

А сервис-экономика в России это смешно и грустно. Небольшой всплеск энтузиазма был в нулевые, когда появились нефтяные деньги. После 90-х и в отсутствие альтернативы (каких-либо попыток развивать производство) это было неплохо. Так бы жить да жить: разливать латте в Старбаксе, радоваться, что не надо работать на заводе, и вообще ничего больше делать нефть всё оплатит.

С нефтью начались перебои. Ситуация становится только хуже и будет дальше ухудшаться, потому что улучшаться ей некуда и не с чего. Но зато появился повод задать вопрос: если страна ничего не производит, а её главный экспортный ресурс позволяет выживать, но уже не шиковать откуда в людей возьмутся деньги для сервис-экономики? И сервис-экономика начинает скукоживаться. Сервис-экономика это не экономика, это издевательство. Экономика должна быть в состоянии производить блага, расти и развивать всё вокруг. То есть, нормальная экономика должна служить источником энергии. А сервис-экономика сама на подсосе. Какие в ней факторы роста? Что в ней может начать расти и приносить богатство стране, если у клиентов нет денег? При наличии денег сервис-экономика может работать. При отсутствии денег у рынка сервис-экономика может не работать. Варианта, при котором при отсутствии у клиентов денег, сервис-экономика могла бы сама стать драйвером экономики (а она должна такое уметь, раз её прочили на замену промышленности) нет. Потому что, чтобы стать драйвером для экономики, чтобы рост экономики добавил денег клиентам, и те снова пошли в сервис-экономику. Одна незадача: чтобы стать драйвером экономики сервис-экономике нужны клиенты, а то непонятно, на чём драйвить-то. А если проблема как раз в том, что у клиентов нет денег то ой. Сервис-экономика это обслуживающая экономика, а если обслуживать некого, то что дальше? Промышленности, напомню нет (И не надо! Сервис-экономика это XXI век, а не ваши эти совковые фабрики по выпуску чугуниевых патефонов!), нефть, скажем так, не долгосрочное решение и уже не решение, а чисто выжить. Кто какие ещё знает источники экономического драйва, когда промышленности нет, сырьевая рента высыхает, а сервисная экономика, оказывается, без уже присутствующих денег и спроса в экономике не может?

Я бы предложил промышленность. В России есть что строить, нужно много что строить, и вообще XXI век несёт промышленности новые перспективы. Спрос на вещи, материальные объекты, продукцию промышленного, сложную продукцию сложного производства, всевозможное строительство, безграничное море инфраструктурных потребностей в стране этого на две индустриализации хватит. И потребность в промышленности не грозит иссякнуть ни через 10 лет, ни через 80. Нефть точно сдастся раньше.

А сервис-экономика вообще оказалась не той, за кого мы её принимали. Сервис да, но какая же это экономика. В 2020 году эта индустрия XXI века, наш проводник в постиндустиальный мир, вообще оказалась главным генератором безработицы. Сервис, безусловно, не виноват в пандемии и кризисе. Однако сервис-экономика же продвигалась как замена промышленности. Источник рабочих мест. И так до поры до времени и было, пока не перестало. И стало ясно, что сервис-экономика может производить рабочие места, когда в экономике всё хорошо и так, есть какие-то источники ценности. В этом её главное отличие от промышленности. Промышленность способна производить ценность и вытаскивать на себе тонущую экономику. Взгляните на Китай. А как пример катастрофической деиндустриализации на США. А потом ещё раз на Китай. Россию не предлагаю, потому что российскую промышленность никто не любил и не оплакивал. Другое дело, что, не любя старую русскую промышленность, что-то же делать надо? Варианта, насколько я вижу, всего 3: сервис-экономика как более современная замена промышленности. Отличный вариант замене промышленности в плане генерирования безработицы, какой в 90-е не было. Если в экономике меньше денег, сервис уменьшается, если больше увеличивается, но драйвером-то экономики, который поможет её из состояния меньше денег к больше денег подвести? А если никак, то как она вообще может обсуждаться как замена промышленности? Пусть будет, разве жалко. Но вопрос на что жить, а не где кофе пить.

Второй вариант нефть, сырьё, рента. Даже фанаты сервис-экономики на этот вариант смотрят со скепсисом.Nuff said.

Третий вариант промышленность. Да, в России была плохая промышленность. Но эта проблема давно в России нет никакой промышленности. Соответственно, плохой тоже. Давайте создавать хорошую. В какой-то момент, надеюсь, растущая безнадёжность и безвыходность ситуации всё-таки доведут до принятия мысли, что промышленность развивать необходимо, даже если не хочется, потому что другие варианты ещё хуже. И вообще, у нас сама страна разваливается на куски. Необязательно даже экспортные амбиции с ходу лелеять для собственных-то нужд мы можем что-то начать делать? Дороги, мосты, скоростные железные дороги, жильё, порты. Список улучшений для России будет бесконечен и весь состоять из требований промышленного производства нужных для этого штук. Но можно, конечно, сидеть, беднеть, наблюдать, как изнашивается, что было, а нового не появляется. Это какая-то национальная депрессия.

Почему это важно? Потому что это, возможно, будет один из моментов встречи с реальностью лицом к лицу и осознанием не того, что Россия на каком-то там месте в космическом рейтинге, а что предыдущие 40 к тому времени лет страна уже упущены. Реальность 2021 года в России ковалась в СССР в 1980-х. 40 лет именно столько проходит в течение человеческой жизни с первых слов до пика экономической продуктивности человека в среднем. Каждый фактор с минус девяти месяцев от роду, начиная с доступности и качества репродуктивной медицины, качества жизни матери во время беременности, доступности отпуска по уходу за ребёнком, детских садов, школьного образования, внешкольного образования, ВУЗов, складывается, в сумме, в экономическую продуктивность взрослого человека в течение жизни.

Почти все поводы для гордости в России последние 30 лет от математиков-олимпиадников до космической программы, высокого уровня образования и начитанности и так далее были сгенерированы в последние 40 лет СССР. Какие-то из них протянули дольше, какие-то меньше, но к 2030 уже вряд ли останется что-то живое. И осознавать придётся уже не мы больше не, хуже: что 40 лет были потеряны в иллюзиях и безответственности. И Россия не только больше не иллюзии кончились за ними окажется, что ничего больше и нет. Всё, на что Россия надеялась, верила, рассчитывала или просто не ценила исчезнет, а ничего нового, никакого задела на будущее создано не было.


Подробнее..

Радуга Роскосмоса

18.06.2021 16:08:17 | Автор: admin
Галактика Андромеды в различных спектральных диапазонах: радио, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском

Два года назад в космосе завершилась работа российского спутника Спектр-Р основы астрофизического проекта РадиоАстрон. Сейчас ему на смену пришел космический телескоп Спектр-РГ, а в разработке находятся еще две обсерватории Спектр-УФ и Миллиметрон. Давайте посмотрим зачем Роскосмос и Российская академия наук создают эти телескопы, и как движется их реализация.

Начнем издалека, чтобы разобраться почему астрономам недостаточно обычных телескопов на Земле.

Что такие могоспектральная астрономия?


Как и в древности, сегодня для человека главный метод получения знаний об окружающей Вселенной это наблюдения колебаний электромагнитного поля или, электромагнитного излучения. Сначала человек просто изучал окружающее пространство уникальным природным средством глазами. Но наши глаза видят очень узкий диапазон длинн волн электромагнитных колебаний, в том диапазоне, в котором наше Солнце излучает ярче всего, а атмосфера Земли лучше всего пропускает видимом.

image

Наука открыла людям возможность смотреть вокруг себя и в других диапазонах. В зависимости от длины волны электромагнитные колебания мы называем по разному. Длинные волны от километров до сантиметров это радио. Например FM радиоволна имеет длину около 3 метров, сотовая связь 16 см, микроволновки 12 см, а экспериментальная сеть 5G в Сколково 6 см.

Если длина волны укорачивается меньше сантиметра, и составляет миллиметры или их доли это уже миллиметровый диапазон излучения. Это такое переходное состояние между радио и светом. Если укорачивать волны дальше, то получим инфракрасное тепловое излучение, потом видимый свет, потом ультрафиолет, рентген и самое жесткое и энергичное излучение гамма. Всё это и называется спектр электромагнитного излучения. Наверно у всех в школьных кабинетах физики висели такие графики:

image

Из них хорошо видно насколько малую часть реальной информации об этом мире воспринимают наши глаза всего семь цветов, которые мы видим как радугу. Всё остальное и без науки во тьме.

Электромагнитные волны создаются в процессах связанных с выделением и передачей энергии, а из далекого космоса к Земле долетает только то, что было выброшено какими-то масштабными событиями: взрывами сверхновых, аккреционными дисками черных дыр, воздействием космической радиации на газ и пыль И каждое событие соответствует своей спектральной подписи. Излучение звезды зависит от её температуры и состава, например, Солнце имеет пик яркости в диапазоне видимого света, а в гамма-диапазоне почти черное. Молодые звезды синие, старые красные. Далёкие квазары светят практически во всём спектре.

То, что мы воспринимаем глазами как цвета, это просто электромагнитные колебания разной длины волны, например длина волны красного света 650 нанометров, а синего 400 нанометров. По такому же принципу ученые создают цветные картинки из снимков в тех диапазонах излучения, в котором наши глаза не видят вообще, например в инфракрасном или ультрафиолете, или даже рентгене.

image
Центр галактики Млечный путь в различных диапазонах рентгеновского света и радиоизлучения

Излучение, которое достигает Земли, далеко не всегда прямо совпадает с тем, которое покинуло источник. Разница зависит от скорости источника относительно приемника, расстояния и свойств среды между ними. И только учет всего комплекса факторов позволяет извлекать огромный объем данных о близком и далёком космосе: изучать строение, движение и эволюцию звезд, находить экзопланеты и черные дыры, наблюдать процессы в ядрах галактик, измерять расстояние в галактических и галактических масштабах, изучать свойства межгалактического и межзвездного пространства, заглядывать в прошлое галактик на миллиарды лет В конечном счёте, лучше понимать Вселенную, в которой мы живём. Поэтому нам и нужны многоспектральные глаза. (Крайне рекомендую книгу на эту тему Многоканальная астрономия).

Зачем запускать телескопы в космос?


В межзвездном пространстве электромагнитные волны переживают воздействия от гравитационных волн, межзвездной плазмы, газа и пыли, но самое серьезное препятствие на пути к Земле это наша атмосфера. Её плотность сопоставима с десятью метрами воды, поэтому нам не страшна космическая радиация, но астрономам интересна именно она. Даже если в небольшой телескоп взглянуть на звёзды с Земли, то можно увидеть рассеивающий эффект воздуха, а для некоторых электромагнитных волн (жесткий УФ, рентген, гамма) воздух вообще непрозрачен.

image

Для снижения воздействия атмосферы, астрономы стараются забраться как можно выше в горы, чтобы сократить слой воздуха. Кроме того, приходится скрываться от цивилизации, которая поднимает пыль, светит в небо прожекторами, шумит в радиодиапазоне, а сейчас ещё заваливает небо сотнями рукотворных звёзд спутниками.

image
Пролёт спутников Starlink в поле зрения одного из телескопов обсерватории CTIO

Поэтому только космонавтика дает наилучшую среду для изучения свойств обозримой Вселенной космоса во всех доступных диапазонах.

Спектры


Ученые Советского Союза в 80-е годы прошлого века запланировали масштабную астрофизическую программу Спектр, которая предполагала запуск целой серии тяжелых космических телескопов. Наблюдение планировалось в радио, миллиметровом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентген и гамма диапазонах. Соответственно телескопы получили литеры: Р, М, ИК, УФ, РГ. К сожалению, в приоритетах советской космонавтики 80-х гг была гонка с Америкой: станции Мир, Энергия-Буран, безумное количество спутников-шпионов СССР запускал по две ракеты в неделю, но не для науки. Лишь пара телескопов была запущена в 80-х: Астрон, и Гранат, но Спектры оставались только в мечтах наших астрономов.

Потом Советский Союз распался, пришли лихие девяностые, в которые каждый лихачил как мог. Например специалисты Астрофизического центра Физического института имени Лебедева собрали прототип телескопа КРТ-10 в Пущино, и приступили к наземным испытаниям.

image

Технически это был РТ-10, поскольку К значит космический, а наземный прототип в космос не летел. Но работа была вознаграждена. Астрофизикам, физикам и инженерам удалось-таки создать и запустить в 2011 году первый из Спектров Р, т.е. радио.

Его запуск открыл международную программу исследований методом радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой РадиоАстрон. Главное преимущества такого метода, в возможности наблюдать с беспрецедентным угловым разрешением наиболее яркие в видимой Вселенной источники радиоизлучения. Семь с половиной лет исследований дали свои результаты в исследованиях квазаров, пульсаров, межзвездной и межгалактической среды.

image

На мой взгляд, главная уникальность РадиоАстрона была в том, что он в принципе полетел несмотря на обстоятельства, в которых создавался в 90-е и 2000-е. Наиболее важную роль в этом достижении сыграл Николай Кардашев, который в 50-х годах был соавтором работы теоретически обосновавшей создание гигантских радиотелескопов-интерферометров, а в последние десятилетия своей жизни весь свой авторитет вложил в запуск РадиоАстрона. Разработанная с участием Кардашева технология РСДБ значительно расширила возможности радиотелескопов за счет их объединения в решетки-интерферометры. Теперь много антенн могли работать как одна большая.

image

Причем их можно объединять не только напрямую, но и удаленно, т.е. создавать радиотелескопы-интерферометры диаметром 12 тысяч километров. Это не опечатка, всё правильно: радиотелескоп размером 12 тыс км. РСДБ позволяет объединять антенны размещенные по всей Земле, а значит пределом выступает только её диаметр.

Космический РадиоАстрон позволил увеличить размер радиоинтерферометра до 340 тыс км, и Кардашев стал свидетелем его успешной работы. Позже, та же технология, примененная уже европейскими и американскими учеными дала фотографию тени черной дыры.

image

Другие Спектры тоже двигались вперед, например 1,7-метровое зеркало для ультрафиолетового телескопа уже изготовлено на Лыткаринском заводе оптического стекла, а его гигантская труба, размером с автобус, не первый год ждет своего часа на НПО им. С.А. Лавочкина. Правда были проблемы с финансированием и санкционной электроникой, но, вроде бы, их смогли решить.

image

Рентгеновский Спектр-РГ, после многочисленных задержек и проблем полетел-таки в 2019 г. и сейчас радует мировую науку. Это тоже телескоп с тяжелой судьбой, которая требует отдельного рассказа. Сложности в его создании привели в выпадению Г из его научной программы, т.е. он наблюдает только в рентгене, а для гамма-диапазона не предназначен, но название решили не менять, чтобы не получился второй Спектр-Р.

В отличие от РадиоАстрона рентгеновский телескоп наблюдает не отдельные источники излучения, а ведет картографирование всего видимого небосвода.

image

Спектр-РГ это тоже международный проект, но если у РадиоАстрона иностранное участие заключалось в наземной поддержке, то в рентгене наблюдает два телескопа: российский и германский. За каждые полгода работы Спектра-РГ составляется полная карта небосвода, и чем дольше ведутся наблюдения, тем большего проникновения добьются телескопы и больше источников рентгеновского излучения будет картографировано.

image

Про Спектр-РГ мы обязательно поговорим отдельно. Нам же осталось упомянуть о самом сложном, и самом долгом Спектре Миллиметроне. Его разработкой сегодня заняты создатели РадиАстрона, которым помогает накопленный в прежнем проекте опыт.

image
Рендер Миллиметрона на фоне снимка инфракрасного телескопа Herschel. Снимки Миллиметрона должны выглядеть примерно так.

Миллиметровый диапазон не менее важен для изучения космоса, в нем светятся облака межзвездной пыли, и другие холодные объекты. Удобство миллиметрового диапазона ещё и в том, что в телескоп может наблюдать как самостоятельно, так и применяя технологию РСДБ. Пока наблюдения в миллиметровом диапазоне ведутся с Земли из высокогорных районов, например в Чилийских Андах расположен массив миллиметровых телескопов ALMA.

image

Если запустить Миллиметрон, то совместно с ALMA он сможет на порядки повысить детализацию наблюдений. С ним или отдельно можно намного точнее рассмотреть окрестности черных дыр и определить ли нет ли среди них кротовьих нор; измерить спектральные искажения реликтового излучения и заглянуть в ранее недоступное наблюдению прошлое Вселенной; определить содержание сложных органических молекул в соседних звездных системах, и даже попытаться найти сферы Дайсона, т.е. более развитые и древние инопланетные цивилизации Каждое из этих направлений отдельный прорыв в знаниях о свойствах Вселенной, и поучаствовать в исследованиях уже сейчас готовы европейцы, корейцы и китайцы, несмотря на довольно ранний этап готовности проекта. О том, как сегодня создается Миллиметрон будет наш следующий рассказ.


Подробнее..

Увлекательная дорога в ад США собираются отправить две миссии на Венеру до 2030 года

03.06.2021 20:19:56 | Автор: admin

Соседка нашей Земли, Венера, многие века притягивает взор землян. Обычные люди просто любуются звездой, ученые же пытаются изучить Венеру. Ранее считалось, что, поскольку планета похожа по многим параметрам на Землю, то там есть жизнь. Помню, читала еще советскую фантастику, авторы которой населяли планету то подобием земных динозавров, рассказывая о том, что Венера проходит ранние этапы становления жизни, то разумными обитателями.

Больше всего, впрочем, запомнился короткий рассказ Рэя Брэдбери Все лето в один день. В нем была показана сложная жизнь колонистов планеты, которые видят Солнце два часа раз в семь лет. Все остальное время идет дождь. Если кто не читал обязательно ознакомьтесь, рассказ короткий, но очень эмоциональный. Как бы там ни было, во второй половине XX века мы узнали, что Венера это раскаленный ад, а не рай, где постоянно идет дождь и бурлит жизнь. И в этот ад собираются отправить две новые миссии.

Что за миссии и кто их организовывает



Первая миссия называется Davinci+, вторая Veritas. Организатор NASA. Глава космического агентства заявил, что обе ставят своей целью изучение особенностей развития Венеры. Специалисты хотят понять, как и почему планета развивалась по текущему пути, достигнув этапа, на котором по поверхности вполне могут существовать лужи расплавленного свинца, а в атмосфере идут дожди из серной кислоты.

Интерес к планете не угасал многие годы, но, конечно, одного интереса мало для исследований нужны деньги. И сейчас НАСА выделило из бюджета средства на два проекта.

DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging). В его рамках NASA отправляет к Венере аппарат, который будет изучать атмосферу утренней звезды. Научные приборы, размещенные на борту станции, займутся измерением концентрации различных газов и других химических элементов и их соединений.

Кроме того, аппарат оснастят камерами, которые смогут впервые в истории прислать на Землю фотографии высокого разрешения. Фотографировать будут тессеры элементы рельефа планеты, которые представляют собой возвышенные над поверхностью участки. Аппарат сначала изучит верхние слои атмосферы, а затем начнет поиски следов недавней вулканической активности у поверхности. Модуль будет спускаться к поверхности около часа, изучая по мере спуска все, что его окружает. В себе его будет нести межпланетная станция, задача которой доставить модуль на Венеру и сбросить в атмосферу по прибытию на орбиту планеты. После этого станция останется на орбите и будет изучать геологическое строение планеты.


На борту DAVINCI+ установят еще и ультрафиолетовый спектрометр, который позволит детально изучать атмосферу Венеры и ее особенности.

Разработал миссию Центр космических полетов НАСА имени Годдарда. Глава руководитель научного подразделения Центра, которого зовут Джеймс Гарвин (James Garvin).

Ученые надеются, что миссия позволит узнать гораздо больше об атмосфере Венеры, а также о ее поверхности. Что касается последней, то специалисты до сих пор оперируют с данными 30-летней давности. Геологическая активность Венеры остается под вопросом.

Но самое интересное это наличие фосфина в атмосфере планеты, в верхнем слое. Эксперты считают, что самый вероятный сценарий попадания этого соединения в атмосферу живые организмы. Конечно, не исключены и иные пути, но хотелось бы считать, что на Венере все-таки есть жизнь, хотя бы и парящая в облаках.

VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy). Ее задача картирование поверхности планеты (насколько это возможно в условиях столь плотной атмосферы и облачности). Систему оснастят радаром, который поможет пробиться к поверхности. Аппарат будет находиться на орбите Венеры. Кстати, одна из его задач поиск источников инфракрасного излучения, что дает ученым возможность искать активные вулканы и тектонические плиты. Ученые надеются на то, что им удастся найти аналоги океанических хребтов и обнаружить другие интересные детали поверхности Венеры.


VERITAS оснастят атомными часами, которые помогут в ходе реализации радионаблюдений и маневров.

Программу подготовила Лаборатория реактивного движения НАСА. Возглавляет ее планетолог лаборатории Сюзанна Смрекар (Suzanne Smrekar).

Планов громадье


Последним аппаратом, изучавшим Венеру, стала межпланетная станция НАСА Малеггал. Она провела подробное радиолокационное картографирование Венеры с ее орбиты. Аппарат запустили в 1989 году, а проработал он до 1994 года.

В 1990 году Магеллан вышел на вытянутую полярную орбиту вокруг Венеры, с минимальной высотой 295 км и максимальной 8500 км. Период обращения составлял 195 минут. За два года аппарату удалось картографировать около 98% поверхности планеты. Есть и стереоизображения, но лишь для пятой части поверхности.

Как оказалось, на Венере не так и много кратеров, но зато есть различные образования вулканического происхождения, включая лавовые равнины и другие объекты. Поверхности Венеры при этом всего 700 млн лет в большинстве случаев, что по геологическим меркам очень мало.

Магеллан изучал и гравитационное поле планеты, что позволило понять особенности Венеры. Начиная с 1994 года орбиту аппарата стали снижать для того, чтобы получить возможность изучать верхние слои атмосферы. 12 октября 1994 года аппарат снизился еще сильнее и контакт с ним был потерян это не катастрофа, а запланированный эксперимент.



После этого Венерой НАСА не занималось, планета стала своего рода отрезанным ломтем. Бюджет не выделялся, соответственно, никаких шагов в направлении разработки миссий никто не принимал. Все изменилось несколько лет назад НАСА объявило конкурс по разработке и выбору наиболее интересных миссий к соседке Земли. Неудивительно, что одна из выбранных экспертами программ ставит своей целью изучение наличия фосфина и возможного обнаружения жизни.

Миссии планируется запустить в 2028 и 2030 годах, так что ждать относительно немного.

Подробнее..

Межпланетная станция Mariner 4 первая удачная попытка сфотографировать Марс с близкого расстояния

06.06.2021 22:21:53 | Автор: admin

Марс, как и Венера, вызывал острое любопытство людей от древнейших времен до наших дней. Все просто он выделяется на небосводе, так что не заметить его нельзя. А когда стало известно, что это планета, люди тут же стали вести наблюдение всеми доступными методами. Ну а поскольку методы эти оставляли желать лучшего, то и результаты наблюдений были не совсем корректными. А вернее, совсем некорректными.

Все началось с каналов, которые заметил итальянский астроном Скиапарелли. Он нанес на карту то, что вроде бы видел своими глазами. Американский астроном Ловелл не только видел каналы, но и решил, что это население Марса так получает воду. По его мнению, каналы были ирригационной сетью, берущей начало от полярных шапок планеты и опоясывающей весь Марс. Тут же решили, что Марс засушливая планета, древнее население которой спасается от наступления пустыни при помощи титанических сооружений. Споры о каналах и марсианах велись вплоть до середины XX-го века, пока им не удалось положить конец при помощи серьезной научной аппаратуры. Эта аппаратура в виде межпланетных станций была отправлена к Красной планете. Первая успешная миссия Mariner 4.

Не только межпланетные станции


Несмотря на сказанное выше, не стоит думать, что все ученые конца XIX начала XX века считали, что на Марсе есть ирригационные каналы, и, соответственно, цивилизация, которая их выкопала. Многие специалисты сомневались. Для того, чтобы проверить предположение о каналах, поверхность Марса зарисовывалась различными учеными в разное время, а потом, с появлением соответствующих технологий фотографировалась.

Оказалось, несмотря на существование большого количества разных рисованных карт, ни одна из них не похожа на другую, как должно было бы быть, если зарисовывают реально существующие объекты.

В 1907 году ученый по имени Альфред Рассел Уоллес написал и опубликовал книгу Обитаем ли Марс?, где сделал правильные предположения о низкой температуре на поверхности планеты, низком атмосферном давлении и отсутствии воды в жидком виде. Он предположил, что на Марсе нет жизни ни разумной, ни элементарной.

Чуть позже, правда, качественные (на момент начала XX века) фотографии показали наличие участков рельефа, где было нечто похожее на каналы. Но, во-первых, их было гораздо меньше, чем рисовали наблюдатели ранее, во-вторых, они не были похожи на глобальную ирригационную сеть. Но споры о Марсе и марсианах продолжались до тех пор, пока человечество не достигло той стадии научно-технического прогресса, когда стало возможным разработать, собрать и отправить в космос межпланетные станции.

Эпоха межпланетных станций Mariner


До появления станций человечество реализовало не так и много космических проектов. Практически все они ставили своей целью выход на орбиту Земли. Полет к другой планете? Даже сейчас это крайне сложный и очень дорогой проект, а тогда это была попытка воплотить в реальности научную фантастику.

И СССР, и США, главные игроки космической отрасли того времени, достигли к середине прошлого века крупных успехов в науке и технике, а также в военном деле (привет фон Брауну). У США появились новые ракеты Atlas (естественно, это было оружие межконтинентальные баллистические ракеты), которые в сочетании со второй ступенью Agena могли выводить полезную нагрузку в космос. И именно комбинация Atlas-Agena дала возможность отправить к Марсу первые станции Mariner.


К сожалению, с первыми тремя станциями возникли проблемы каждый раз разные. Все они были потеряны. И только четвертая не только добралась к цели своего путешествия, но и успешно выполнила поставленную задачу непосредственное изучение Марса, включая фотографирование с близкого расстояния. Миссия Mariner 4 была пролетной то есть без цели сесть на поверхность Красной планеты. Тогда это было невозможно или крайне сложно реализовать технически.

Все космические станции Mariner были похожими друг на друга. Они получали энергию за счет солнечных панелей крайне дорогих на то время. Зонды, которые отправлялись на Марс, оснащались четырьмя панелями для получения большего количества солнечного света. На поверхности каждой панели содержалось 7056 фотоэлемента.


Панели находились в сложенном состоянии при помощи специальных пружин в капсуле. При выходе в заданную точку срабатывали пиропатроны, убиравшие стопорный штифт, станция выходила на заданную траекторию, панели раскрывались.

Успех Mariner 4


14 июля 1965 когда космическая станция Mariner 4 добралась к цели, хотя и не без проблем. На всем протяжении пути сбоила система навигации. Ориентировалась станция по двум объектам Солнцу и звезде Канопус. Но что-то пошло не так и в пути станцию сопровождал космический мусор. Частицы отражали свет Солнца и станция воспринимала их как новый объект настройки. Ученым приходилось несколько раз перепрограммировать бортовой компьютер станции, чтобы та не сбилась с пути и не улетела вместо Марса в неведомые дали.


Как бы там ни было, но все сложилось хорошо. Станция прошла мимо Марса. Максимальное сближение 9846 км. Аппарат сделал 21 полный снимок, причем изначально ученые не были уверены, что оборудование для съемки будет нормально работать после долгого космического путешествия. Вообще камера сделала 22 фотографии, но одна из них получилась неполной.

Аппарат не только сфотографировал Марс, но и передал их на Землю всего 643 килобайта данных (общий объем переданных данных около 6 МБ). Фотографии передавались на Землю не сразу, отправка данных стартовала после окончания облета Марса, когда удалось восстановить сигнал. Передавались фотографии с огромного расстояния в 216 млн км. Один снимок передавался в течение 8,66 часа со скоростью в 8,33 бита в секунду.

Кстати, ученые не хотели ждать, пока полученный из космоса код первого снимка будет преобразован в изображение при помощи декодировщика. На это требовалось несколько часов, поэтому было решено декодировать изображение вручную, раскрасив его затем цветными карандашами.


Первая фотография была расскрашенным вручную эскизом


Прощай, Аэлита


Аппарат не зафиксировал ни каналов, ни их создателей. Так получилось, что система пролетела над наиболее старыми участками поверхности, сфотографировав лишь кратеры. Конечно, никаких рукотворных каналов нет на Красной Планете и в других регионах, но все же на других участках Марса есть более интересные объекты.

Поверхность, которую сфотографировал Mariner 4, была очень похожа на хорошо уже изученную поверхность Луны.

Научные инструменты, которые несла на себе станция, показали, что Марс крайне холодная, сухая и неблагоприятная для жизни планета. Кроме климатических условий, там есть еще один негативный фактор космическое излучение, от которого у Марса нет защиты. Ионосфера отсутствует.


Как бы там ни было, космическая станция Marine-4 выполнила свою задачу, за что честь и хвала ее создателям. Связь с четвертой станцией поддерживалась вплоть до 21 декабря 1967 года, причем в августе ученые одновременно поддерживали связь с Mariner 4 и Mariner 5.

7 декабря закончилось топливо для системы ориентации, это был сжатый азот. Через несколько дней в Mariner 4 попало несколько десятков микрометеоритов, что изменило его ориентацию. Связь постепенно ослабевала, пока не пропала совсем. Сейчас аппарат находится в Солнечной системе и движется по гелиоцентрической орбите.

Подробнее..

Ложная вспышка в самой далекой галактике GN-z11 оказалась отблеском разгонного блока. О проблеме космического мусора

14.06.2021 18:13:31 | Автор: admin

Ранняя Вселенная, вероятно, является одной из самых захватывающих космологических эпох, во время которой сформировался тот космос, который существует и поныне. Считается, что эта эпоха длилась около миллиарда лет, и за это время от Большого взрыва Вселенная успела выстроить нить галактик, пережить рождение и смерть первых звезд, а также засвидетельствовать появление первых крупных галактик и черных дыр. Историю той Вселенной мы знаем не по книгам, а наблюдаем воочию благодаря ограниченной скорости света вдалеке от нас расположен молодой космос, свет которого идет сквозь эпохи и расстояния.

Любой вопрос или замечания Вы можете написать в комментариях. Также я открыт для личного диалога втелеграмеили беседы внашем чате. А еще у меня естьтелеграм-канало космологии.

GN-z11 на фотографии обзора Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS).Credit: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University), and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz).GN-z11 на фотографии обзора Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS).Credit: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University), and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz).

Пионерия молодой Вселенной

1980-е годы ознаменованы началом ознакомления человечества с летописью Вселенной. Теория Большого взрыва (БВ) на тот момент не позволяла узнать течение эволюции Вселенной, момент появления в ней первых звезд и галактик. Это стало возможным лишь после запуска первых космических телескопов, в особенности телескопа им. Хаббла. С его помощью мы сумели наблюдать объекты на больших красных смещениях, соответствующих ранним эпохам Вселенной. И писали историю тоже мы, наблюдая наскальные рисунки древних цивилизаций: реликтового излучения, древних звезд и масштабных структур. Эмпирическим методом находились все более молодые галактики не менее молодой Вселенной, обрисовывалась картина формирования мира в первые миллиарды лет его существования. Появились первые предположения по распределению эпох во Вселенной, формированию физических законов в первые моменты ее жизни, первичному нуклеосинтезу основных элементов, отделению вещества от излучения и образованию первых звезд и галактик. Все это стало возможно благодаря обнаружению объектов на z ~ 7-8, что соответствует 600-700 млн после БВ. Уже к тому моменту сформировались скопления галактик, а сами галактики имели высокий уровень звездного населения.

Иллюстрация, показывающая историю Вселенной сверху вниз: 1) Большой взрыв и ионизация (0-300 тыс лет); 2) Темные века (300-500 000 тыс лет); 3) Конец Темных веков и эпоха реионизации (500-1000 млн лет); 4) Существование Вселенной, схожей с современной (1 млрд лет - настоящее время).Credit: Djorgovski et al. (Caltech).Иллюстрация, показывающая историю Вселенной сверху вниз: 1) Большой взрыв и ионизация (0-300 тыс лет); 2) Темные века (300-500 000 тыс лет); 3) Конец Темных веков и эпоха реионизации (500-1000 млн лет); 4) Существование Вселенной, схожей с современной (1 млрд лет - настоящее время).Credit: Djorgovski et al. (Caltech).

GN-z11

Человеку всегда мало. Мы хотели проникнуть еще глубже и узнать истоки. Для этого нам и пригодился космический телескоп имени Хаббла, главной фишкой которого стала заменяемость отдельных компонентов, в том числе цифровой камеры. Еще в 90-е, в связи с браком главного зеркала, на телескоп установили очки (COSTAR), а сняли их лишь в 2009 году, в ходе последней миссии обслуживания. Заменой стала цифровая камера, способная корректировать неисправность зеркала телескопа Wide Field Camera 3. Эти так называемые глаза телескопа наблюдают за небом в ближнем ИК- и среднем УФ-диапазонах, имеют фантастическое разрешение в 0,04 угловые секунды, что позволяет регистрировать даже самые крохотные объекты, попавшие в кадр. За 12 лет работы с новым оборудованием телескопу удалось обнаружить более 1000 галактик, облик которых соответствует облику из молодой Вселенной. Так и сегодняшний герой материала, галактика GN-z11, был обнаружен в 2016 году на красном смещении z = 11,1, что соответствует расстоянию в примерно 32 миллиарда световых лет и возрасту Вселенной всего 400 миллионов лет. Это самый далекий объект, что удалось найти на данный момент.

Галактика располагается в созвездии Большой Медведицы, ее диаметр составляет примерно 4000 световых лет, что в 25 раз меньше диаметра Млечного Пути. Соответственно оценке красного смещения, галактика удаляется от нас на скорости 295 000 км/с, т.е. 98% от скорости света! Звездообразование в ней оценивается как активное, в 20 раз превышающее звездообразование во Млечном Пути. Это делает ее в три раза более яркой, чем другие галактики на z ~ 6-8. Повышенный интерес к находке также объясняется тем, что мы видим ее такой, какой она была в эпоху реионизации, происходящей через 400-800 млн лет после БВ. GN-z11 обнаружила международная группа астрономов (Oesch et al.) в ходе обзора CANDELS/GOODS-N, проводящего поиск объектов, существовавших в Темные века. Этот объект привлек внимание мирового сообщества тем, что существовал он в еще не наблюдаемой доныне космологической эпохе.

Почему это так важно

По мере расширения Вселенной наступил такой момент, когда она охладилась до температуры, позволившей веществу отделиться от излучения (380 000 лет после БВ) тогда образовался реликтовый фон или же космический микроволновый фон (CMB). Вселенная стала прозрачной для излучения. Тогда она хоть и была анизотропной на малых масштабах, ее однородности была выше, чем сейчас, потому требовалось большее количество времени для фрагментации вещества и его скучивания и коллапса. Плазмы в то время уже не было, а первые звезды еще не появились данный этап жизни Вселенной называют Темными веками, тогда во Вселенной не существовало фотонов в видимом спектре. Именно в темные века, продлившиеся 150 миллионов лет, путем конденсации нейтрального газа сформировались первые звезды, галактики и квазары. Ультрафиолетовое излучение мощнейших квазаров осветило и даже ослепило Вселенную при попадании фотона этого излучения на атом водорода происходило возбуждение и отрыв электрона и его отрыв атома, порождая ион. При этом свободный электрон так и оставался свободным, не находя себе пары для создания стабильного атома водорода таким образом средняя плотности вещества стремительно падала, образовывалась плазма, что в совокупности ускоряло процесс коллапса вещества и создания звезд и галактик. Время, в ходе которого мощное излучение ионизировало водород и готовило Вселенную к образованию крупномасштабных структур, называют эпохой реионизации. Оно длилось с 400 до 800 лет после БВ.

 Реконструкция нити галактик: филаменты (слева вверху), узлы соединения (справа вверху), наслоение (слева внизу), воиды (справа внизу). По осям отмечены единицы SGX (Supergalactic coordinates, англ: межгалактические координаты)Credit: Sebastin E. Nuza Реконструкция нити галактик: филаменты (слева вверху), узлы соединения (справа вверху), наслоение (слева внизу), воиды (справа внизу). По осям отмечены единицы SGX (Supergalactic coordinates, англ: межгалактические координаты)Credit: Sebastin E. Nuza

Открытие GN-z11 и его изучение помогает уточнить природу образования галактик, ведь на этот счет все еще не существует единого мнения. Но радовались мы недолго. Еще в 2016 году д.ф-м.н Игорь Чилингарьян высказал свой скептицизм к данному открытию. В 2020 году появляется новость о том, что обсерваторией им. Кека обнаружен яркий сигнал так называемая ультрафиолетовая вспышка GN-z11-flash. По заверению ученых, она обусловлена гамма-всплеском или взрывной волной сверхновой III популяции; в этом же году выходит несколько работ, где авторы высказывают свои идеи по поводу происхождения этой вспышки, в их числе:

  1. The GN-z11 flash event can be a satellite glint, Nir et al. (arXiv.org: 2102.04466);

  2. GN-z11-flash was a signal from a man-made satellite not a gamma-ray burst at redshift 11, Michalowski et al. (arXiv.org: 2102.13164).

Рассмотрим тезисы этих двух работ:

  1. GN-z11-flash это отражение высокоорбитального спутника;

  2. Кратковременные гамма-вспышки свойственны не космическим объектам, а вращающимся телам по типу спутников. В качестве доказательства приводится также тот факт, что угловые размеры вспышки в галактике соответствуют размерам типичных вспышек-отражений от рукотворных космических тел.

РН Протон (слева) и РБ БризМ (справа спереди)РН Протон (слева) и РБ БризМ (справа спереди)

Такие выводы удалось сделать путем мониторинга местоположения телескопа им. Хаббла и помех в виде космического мусора, а также положения галактики относительно них. Подходящим под местоположение в заданное время объектом стал обломок разгонного блока Бриз-М, запущенного РН Протон. Исследователи с помощью телескопа RBT/PST2 измерили магнитуду вспышки отражения блока и погрешности измерений, которые оказались в допустимых пределах.

Работы о гамма-вспышке в GN-z11 попали под шквал критики как минимум потому, что подобных вспышек от якобы удаленных объектов за сутки по всему миру регистрируется более сотни штук. По каждой работу писать глупо, так как быстро обнаруживается, что это помеха. Если посмотреть спектры, которые анализировались в исследованиях (пр.: Jiang et al., arXiv.org: 2012.06936), можно обнаружить их сходство со спектром Солнца (т.к. спутники отражают именно его свет напрямую или через Луну). Спутников на небе много, они бывают довольно большими и летают пачками по несколько штук в минуту на небольшой площади небесной сферы.

У знающих людей возникает вопрос: а откуда у обломка разгонного блока красное смещение z = 11? И действительно, на первый взгляд это весьма нелогично. Но если мы обратимся к классическому определению эффекта Доплера (да простят меня сейчас космологи), то увидим, что смещение пропорционально разности видимой и лабораторной длин волн. Если видимая длина волны измеряется непосредственно во время наблюдений, то лабораторная создается шаблоном в соответствующих условиях. Мы знаем из чего состоят галактики - из холодного нейтрального водорода HI и молекулярного водорода HII. НО! В эпоху реионизации состав галактик был немного другим, а потому и лабораторный спектр нужно измерять на другом эталоне! Например, квазары светят в CIII (углерод). Тут же в качестве эталона взяли как раз обычную для галактики смесь нейтральный и дважды ионизированный водород, хотя на деле это мог быть и OII или OIII (дважды или трижды ионизированный кислород) или даже H-alpha. Оттого разность получилась настолько большой, что вышла из разряда доединичных значений, став смещением аж самого далекого обнаруженного на данный момент объекта.

 Эмиссионные линии спектра GN-z11.Credit: Jiang et al. Эмиссионные линии спектра GN-z11.Credit: Jiang et al.Цитата из источника (Jiang et al., arXiv.org: 2012.06936).

Detection of emission lines. We first verify the detection of the UV continuum emission by stacking the 2D K-band spectrum along the wavelength direction. We detect a signal with a 5.1 significance at the expected spatial position of the GN-z11 UV continuum (Fig. 1). We also see the standard negative-positive-negative pattern in Fig. 1b. In our ABBA observing mode, the separation between the A and B positions was 3", or ~16.7 pixels. The peak of the positive signal is roughly at x ~ 58 in Fig. 1b, so we expect to see two negative signals at x ~ 41 and 75, respectively. The negative signal at x ~ 41 is clearly seen. We can also see the negative signal at x ~ 75, although it is in a big trough that makes it less obvious. We search for emission lines in the K-band 2D spectrum and first identify a strong (5.3 significance) line emission feature at about 22823 . Meanwhile, we detect a weaker (2.6 significance), nearby line at 22797 . This pair of lines can be explained as the [C III] l1907, C III] l1909 doublet at z = 10.957. We would not have claimed a 2.6 line as a detection if this line does not form a [C III], C III] doublet that is commonly seen at high redshift. We then search for >3 lines that are associated with this redshift, and detect a line (3.3) at ~19922 that is consistent with O III] l1666 (Extended Data Fig. 3). We do not detect any other lines in the spectrum at greater than 3 significance. If the two weak detections of 3.3 and 2.6 are not considered, the strongest line with the 5.3 detection can be explained as [C III] l1907 at z = 10.970 or C III] l1909 at z = 10.957. If this line is [C III] l1907 at z = 10.970, we would expect to detect C III] l1909 with significance of 3, because the largest flux ratio of [C III] l1907 to C III] l1909 is about 1.6 in regular environments. Since we did not detect the expected C III] l1909 emission, the 5.3 line is not likely [C III] l1907. Therefore, we interpret the line pair at 22797 and 22823 as the [C III] l1907, C III] l1909 doublet and the line at 19922 as O III] l1666 at z = 10.957.

Выводы

Что является итогом этого? Вероятно то, что проблема загрязнения космического пространства весома не только для мирового сообщества, но в частности и для астрономического. Уже сейчас астрономы регистрируют сотни вспышек, вызванных помехами в виде отражений спутников (актуальная история со Starlink). Мы научились обнаруживать эти ложные вспышки, но они все еще требуют сортировки, человеческих ресурсов, повышенных рисков и вложений. На фоне этих вспышек, по великой случайности, мы можем проигнорировать важное событие по типу сверхновой в такой же далекой галактике. Будем надеяться, что большинство событий, обнаруженных в древней Вселенной, являются действительными.

Ну и напоминаю, о том, чтобы читатель не стеснялся задать вопрос или поправить меня в комментариях. Также у меня естьтелеграм-канал, где я рассказываю о последних новостях космологии и астрофизики, а также пишу об астрофотографии. Пишите мне вличкуилинаш чат. Всем добра!

Библиографический список

[1] Evidence for GN-z11 as a luminous galaxy at redshift 10.957 / Linhua Jiang, Nobunari Kashikawa, Shu Wang et al. // Nature Astronomy. 2020. Dec. Vol. 5, no. 3. P. 256261. Access mode: http://dx.doi.org/10.1038/s41550-020-01275-y;

[2] Michalowski Micha l J., Kami nski Krzysztof, Kami nska Monika K., Wnuk Edwin. GN-z11-flash was a signal from a man-made satellite not a gamma-ray burst at redshift 11. 2021. 2102.13164;

[3] Nir Guy, Ofek Eran O., Gal-Yam Avishay. The GN-z11-Flash Event Can be a Satellite Glint. 2021. 2102.04466;

[4] A remarkably luminous galaxy at z = 11.1 measured with Hubble Space Telescope grismspectroscopy / P. A. Oesch, G. Brammer, P. G. van Dokkum et al. // The AstrophysicalJournal. 2016. Mar. Vol. 819, no. 2. P. 129. Access mode: http://dx.doi.org/10.3847/0004-637X/819/2/129.

Подробнее..

Чем опасен космический мусор и как его уничтожают

29.05.2021 10:08:42 | Автор: admin


По разным оценкам, количество космического мусора на орбите Земли варьируется от 220 до 300 тысяч объектов. При этом, объекты, размером в поперечнике более 1 см, составляют от 20 до 33% (от 60 тыс. до 100 тыс) всего космического мусора. Только представьте, какой эффект может оказать астрономическая пуля на пролетающий мимо космический корабль. Конечно, в масштабах нашей орбиты это кажется несущественным, но по мнению ученых, после 2055, в результате взаимного саморазрушения уже имеющегося на орбите мусора, проблема космического мусора станет серьезным препятствием для дальнейшего освоения космоса. Теперь подробнее об этом и других возможных последствиях.

Суть проблемы


Угроза физического столкновения


Собственно, самая очевидная угроза, исходящая от космического мусора, это угроза физического столкновения. На текущем уровне развития технологий не существует какого-либо способа защитить космические аппараты от небольшого объекта, размером с пулю, движущегося со скоростью 10 км/с. Ну а про защиту от более крупных объектов и заикаться не приходиться, хотя на орбите их существенно меньше. Помимо угрозы повреждения и уничтожения объектов, стартующих с Земли, на орбите находится огромное количество различных спутников, необходимые для работы разных служб. GPS, метеорология, да куча всего в общем. Уничтожение одного из них не сделает всю систему нежизнеспособной, но в условиях увеличения количества мусора в будущем это может серьёзно повлиять на работоспособность этих систем. Помимо прогнозов на будущее, в настоящем и прошлом есть примеры столкновения космических аппаратов с мусором:


За всё время программы шаттлов, на них было обнаружено порядка 170 следов на иллюминаторах от столкновения, к счастью с микрочастицами (0,2 мм в диаметре). Около 70 иллюминаторов пошли под замену. На изображении слева кратер шириной 2.5 мм от частицы краски.

  • В июле 1996 года французский спутник столкнулся с третью ступенью французской ракеты Arian, запущенной намного раньше;


Французская ракета Arian. Источник ESA

  • 29 марта 2006 года российский спутник Экспресс АМ11 столкнулся с космическим мусором. В результате столкновения, был разгерметизирована система терморегулирования, спутник, потерял ориентацию и начал неконтролируемое вращение.

  • 10 февраля 2009 года российский спутник Космос-2251, выведенный из эксплуатации в 1995 году, столкнулся с американским коммерческим спутником Iridium 33.


Столкновение Космос-2251 и Iridium 33. Источник vermarushabh.blogspot.com

Для контроля мусора космическими агентствами ведутся соответствующие реестры, отслеживающие относительно крупные (от нескольких сантиметров) объекты. Так, например. основываясь на имеющихся данных, МКС несколько раз в год корректирует своё положение на орбите, дабы избежать столкновения.

Синдром Кесслера


Помимо угрозы физического уничтожения, космический мусор может являться причиной полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Данную теорию описывает так называемый синдром Кесслера, описанный консультантом НАСА Дональдом Кесслером в 1978 году. Суть данной теории заключается в эффекте домино. По мере увеличения количества объектов на орбите увеличивается и количество потенциальных источников мусора. При столкновении двух крупных объектов приведет к появлению большого количества новых, более мелких объектов. В свою очередь, каждый из них может столкнуться с другим объектом. Таким образом возникает цепная реакция, ведущая к появлению всё новых и новых обломков. По итогу, при достаточно большом количестве столкновений, количество образовавшегося мусора на орбите сделает невозможным её использование.

Однако на низких орбитах взаимодействие с атмосферой постепенно уменьшает количество мусора, и это подводит нас к следующей угрозе.

Падение космического мусора на Землю


Объекты, находящиеся на низкой орбите, еще находятся под влиянием атмосферы земли и постепенно замедляются, в результате через какое-то время начинают снижаться и входить в более плотные слои атмосферы. Многие объекты сгорают в атмосфере, но есть и те, что достигают поверхности планеты. Так, по данным НАСА, почти ежегодно отдельные фрагменты космических аппаратов достигают поверхности Земли.


Источник oyla.xyz

Кладбище космических кораблей


Точка Немо это самая удаленная от суши место на Земле, также называемая океанической полюсом недоступности. Полюс недоступности это место, которое наиболее сложно достигнуть из-за её удалённости, обычно от береговой линии. Ближайшая суша находиться в 2688 километрах от Точки Немо, а ближайшим населенным местом периодически становится МКС, орбита которой проходит над этим местом. Низкое содержание питательных веществ (круговорот в южной части Тихого океана блокирует попадание питательных веществ в этот район) и удаленность от прибрежных вод делают это место практически безжизненным, поэтому Точка Немо идеальное место для захоронения космических аппаратов. Периодически этот район называют кладбищем космических кораблей. Некоторые русскоязычные источники называют этот район закрытым для судоходства, но судя по отсутствию нормативных документов и регламента процедуры захоронения (о которой чуть ниже) данный запрет носит рекомендательный характер. Ответственность за движение судов в этом регионе разделяют Чили и Новая Зеландия. За несколько дней до спуска космического аппарата, космические агентства предупреждают службы этих стран, которые в свою очередь доносят соответствующие предупреждения избегать этот район до летчиков и капитанов морских судов.


Источник gizmodo.com

Похороны космического аппарата


Как и при любой другой космической операции, захоронение космического аппарата требует соответствующей подготовки. После проведения необходимых расчетов и предупреждения местных властей, аппарат, достигнув необходимого местоположения, начинает снижение. Как упоминалось выше, небольшие и компактные спутник, как правило, не достигают поверхности земли и сгорают за счет трения. Поверхности воды же достигают различные тугоплавкие конструкции. Так, например, данный участок используется российским Центром управления полетов для утилизации космических беспилотных грузовиков серии Прогресс. Кстати, в результате захоронения части космического аппарата могут разлетаться на большой площади. Так, например, останки станции Мир, затопленной в 2001 году, разлетелись на участок протяженностью 3000 километров. Подобная характерность несколько раз становилась причиной ЧП. В 1979 году часть американской станции Скайлэб упала на территории Австралии, в 1991 году обломки станции Салют-7 упали на территории Аргентины. Также в 1997 году недогоревшая часть ракеты упала на женщину в Оклахоме. К счастью, все эти случаи произошли без жертв. Сейчас, ежегодно на кладбище космических кораблей свой последний приют находят несколько десятков кораблей, которые находясь на орбите являются источником большей угрозы.


Инфографика ТАСС. Источник tass.ru

Орбита захоронения


Помимо наземного кладбища также существует орбита, на которую отправляют уже отработавшие космические аппараты для уменьшения вероятности столкновения с ещё работающими. Существует две официальных орбит захоронения: для космических аппаратов, располагавшихся на геостационарной орбите, и для аппаратов для военных разведывательных спутников с ядерной энергетической установкой.

Геостационарная орбита это орбита, расположенная над экватором земли, находясь на которой, искусственный спутник имеет такую же угловую скорость, как и Земля, т.е. находится всегда над одним и тем же местом на Земле. Эта орбита используется для размещения коммуникационных, телетрансляционных спутников и находиться на высоте 35786 километров над уровнем моря. После отработки, спутник примерно на 200 км (для каждого спутника расстояние рассчитывается индивидуально).




Увеличение количества искусственных спутников Земли. Источник Европейское космическое агентство.

Другая орбита захоронения находится на высоте от 600 до 1000 километров. На эту орбиты отправляют военные спутники с ядерной энергетической установкой. Ориентировочно, эти спутники будут находиться на орбите порядка 2 тысяч лет, после чего гравитация Земли притянет их.

Пути решения


В целом, поиск путей решения этой проблемы ничем не отличается от решения проблемы творческого беспорядка у вас на столе, только масштаб у первой слегка побольше. Имеется два пути создавать меньше мусора или убирать старый.

Снижение создаваемого мусора


Как говорится, Чисто не там где убирают, а там где не мусорят!. Собственно, в этом и суть. К основным направлением снижения создаваемого мусора относят следующие меры:

  • Снижение массы запускаемого аппарата:

Меньше масса меньше потенциального мусора. Всё просто.

  • Увеличение срока эксплуатации космических аппаратов:

Чем дольше будут работать спутники, тем меньше будет производиться полетов для их замены.

  • Минимизация количества остающихся в космическом пространстве частей КА:

Утилизация отработавших частей и самого космического аппарата либо возвращение частей обратно на Землю.

Как видно, первые два пункта пересекаются с общими направлениями развития космонавтики. Последний пункт же вносит некоторые коррективы в построение ракет. Как грамотно организовать утилизацию отработавших частей? Одно из развивающихся направлений использование материалов, позволяющих ракетам-носителям вывести аппарат на орбиту, а затем сгореть в атмосфере. Т.е. такой материал должен выдерживать все взлетные нагрузки, и при этом не должен быть супер тугоплавким, чтобы за счет трения сгореть в атмосфере. Звучит как некоторый парадокс. На данный момент таких материалов в ракетостроение нет.

Второй способ это возвращение частей КА на Землю. Самый очевидные примеры это многоразовые ступени SpaceX и программа Space Shuttle.

Утилизация уже имеющегося мусора


В отличие от проектируемых с замыслом утилизации аппаратов, мусор на орбите сам себя утилизировать не может. Все текущие проекты по уборке космического мусора находятся либо в разработке либо в виде идеи. Было озвучено множество идей, которые можно классифицировать следующим образом:

  • Лазеры

Суть в том, что уничтожать мусор с помощью лазера. Что ж, звучит фантастично.

  • Захват

Захват мусора с помощью сверхпрочной сети и отправка его в плотные слои атмосферы. К слову, в 2019 году британский аппарат RemoveDebris смог захватить фрагмент спутника.

  • Воздушные шары

Крупный шар должен оборачивать мусор, при этом увеличивая их сопротивление и ускоряя процесс входа в плотные слои атмосферы.

  • Буксир с солнечным парусом

Солнечный парус это устройство, использующее давление света для приведения в движение космического аппарата. По задумке, такой аппарат будет цеплять мусор и уводить его с орбиты.

  • Облако вольфрама

По задумке, облако вольфрама будет медленно опускаться к Земле, попутно замедляя мусор.

  • Аппараты-самоубийцы

Такой аппарат должен должен буквально заталкивать опасные объекты в атмосферу, и при этом также сходить с орбиты.

  • Орбитальные мусоровозы

Аппарат будет собирать мусор на орбите и перерабатывать его.


Российский сборщик космического мусора, перерабатывающий космический мусор в топливо. Источник russianspacesystems.ru



Облачные серверы от Маклауд быстрые, безопасные и не генерируют космический мусор.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Короли малых спутниковых пусковых установок Сравнение

29.05.2021 14:11:58 | Автор: admin

28 мая 2021 г., Everyday Astronaut, 10 минут на чтение.
Первоисточник:

Технологический прогресс последних десятилетий позволил производителям резко уменьшить размер электроники. Это привело к уменьшению размеров спутников, что привело к резкому взрыву рынка малых спутников (small sat). Для запуска этих спутников пусковые компании проектируют и строят небольшие и более дешевые ракеты. Эти ракеты относятся к малым спутниковым пусковым установкам.

Небольшие спутниковые пусковые установки имеют ряд преимуществ.Во-первых,они могут запускать небольшие спутники на своей собственной специализированной ракете (или в небольшом райдшере), а не в совместном запуске с сотнями спутников. Это позволяет клиенту точно вывести свой спутник на целевую орбиту. Кроме того, из-за меньшего размера эти ракеты изначально дешевле; нет причин оплачивать дополнительные возможности ракеты-носителя средней или большой грузоподъемности при выведении небольшого спутника.

Поскольку все больше и больше новых проектов разрабатывается и воплощается в металле, пришло время рассмотреть и сравнить небольшие спутниковые пусковые установки. В этой статье будут рассмотрены ракета-носители Alpha от Firefly, LauncherOne от Virgin Orbit, Rocket 3 от Astra, Terran 1 от Relativity Space, RS-1 от ABL и Electron от Rocket Lab. Кроме того, для сравнения включены Falcon 1 и Falcon 9 от SpaceX.

Это далеко неполный списокнебольших спутниковых пусковых установок. Существует множество проектов, которые находятся в разработке.

Что такое маленькая спутниковая пусковая установка?

Маленькая спутниковая пусковая установка, или ракета-носитель с малой полезной нагрузкой, это один из классов ракета-носителей. Ракеты этого класса могут вывести на низкую околоземную орбиту (НОО) до 2000 кг. Все, что с массой полезной нагрузки от 2 000 до 20 000 кг на НОО, является ракетой-носителем средней грузоподъемности, такой как Союз, Протон и многоразовый Falcon 9. Все, что от 20 000 кг до 50 000 кг является ракетой-носителем большой грузоподъемности, например Falcon 9 в одноразовом варианте, или Delta IV Heavy. Наконец, любая ракета-носитель, способная вывести более 50000 кг, является сверхтяжелой ракетой-носителем, такой как Starship от SpaceX или Saturn V.

В связи с большим увеличением количества малых спутников возрастает спрос на ракеты-носители с малым весом полезной нагрузки. Использование более мощной ракеты является излишним, даже если теоретическая цена за килограмм будет дешевле для более крупной ракеты. Для малой спутниковой ракеты с массой полезной нагрузки 200 кг запуск за 5 миллионов долларов дешевле, чем заказ отдельного полета Falcon 9 за 50 миллионов долларов.

Использование совместных запусков множества спутников (Rideshare) становится обычным явлением с помощью специальных миссий Space Flight Inc. и SpaceX. Однако это накладывает ограничения на доступный набор орбит.

Ракеты в разработке

Есть несколько небольших спутниковых пусковых установок, разработка которых еще не завершена, чтобы их можно было включить в сравнение. Тем не менее, они все же заслуживают упоминания из-за уникальных аспектов и перспектив на будущее.

Prime

Первая это ракетаPrime Orbex.Prime использует уникальную коаксиальную конструкцию баков в котором топливный бак с жидким пропаном находится внутри бака с жидким кислородом. Это уменьшает количество переборок и изолирует топливо. Orbex надеется сделать первую ступень Prime возвращаемой, но о конструкции ракеты известно очень мало.

Skyrora XL

Вторая это малая пусковая установкаSkyrora, Skyrora XL.На машине также будут использоваться совмещенные баки. Однако, в отличие от Prime, двигатели будут работать на высококонцентрированной перекиси и РП-1 с двигателем замкнутого цикла. Ракета будет использовать один двигатель для вращения насоса, как РД-107 и РД-108 на Союзе. Однако, в отличие от Союза, поток топлива, проходящий через насосы, будет направлен обратно в камеру сгорания.

Rocket-1

Третья ракета-носительRocket-1.Будет использовать кислородно-керосиновый двигатель с замкнутым циклом, обогащенный кислородом. Это будет первый американский двигатель такого типа. Единственным другим двигателем ступенчатого сгорания, обогащенным кислородом, является BE-4 Blue Origin. Двигатель имеет 365 секунд удельного импульса в вакууме, что приближается к теоретическому пределу для РП-1.

Малые спутниковые пусковые установки

Electron

На момент публикации ракета Electron от Rocket Lab была единственной действующей небольшой спутниковой пусковой установкой в этом списке. Electron впервые стартовал в 2017 году в рамках миссииIt's a Test, завершившейся прерыванием полета из-за сбоя в системе наземной связи. Однако менее чем через год, 21 января 2018 года, Electron впервые успешно вышел на орбиту.

Взлет Electron во время миссии As The Crow Flies ( Источник: Сэм Томс и Саймон Моффат / Rocket LabВзлет Electron во время миссии As The Crow Flies ( Источник: Сэм Томс и Саймон Моффат / Rocket Lab

Уникальные особенности

У Electron много нововведений и уникальных особенностей. Прежде всего, весь корпус Electron сделан из углеродных композитов. Это делает баки легкими и прочными. Другой уникальной частью Electron является его двигатель: Rutherford. Rutherford реактивный двигатель с электрическим топливным насосом. Это означает, что двигатель использует электродвигатели для вращения турбин, в отличие от предварительной горелки или газогенератора, что значительно снижает сложность двигателя. Более того, поскольку двигатель довольно мал, с девятью двигателями Rutherford на первой ступени и одним Rutherford на второй ступени, двигатель можно полностью напечатать на 3D-принтере. Это снижает затраты и сокращает время изготовления двигателя.

В настоящее время Electron стартует с пускового комплекса 1А (LC-1A) на полуострове Махия в Новой Зеландии. Однако у Rocket Lab есть еще две стартовые площадки. В паре сотен метров правее LC-1A Rocket Lab строит вторую стартовую площадку, LC-1B. Подобно тому, как SpaceX использует SLC-40 и LC-39A на мысе, Rocket Lab будет использовать две площадки для увеличения частоты запусков. Наконец, Rocket Lab также строит MARS Pad 0C в Уоллопсе, Вирджиния, США.

Несмотря на то, что основная стартовая площадка Rocket Lab и большая часть их производства происходит в Новой Зеландии, это американская компания. Штаб-квартира Rocket Lab находится в США, что позволяет им запускать полезные нагрузки NASA и USSF и обходить некоторые ограничения ITAR.

Многоразовое использование

Кроме того, еще одна очень интересная особенность будущего Electron это восстановление и повторное использование первой ступени. Rocket Lab планирует использовать парашют, чтобы замедлить скорость ступени, прежде чем поймать ее с помощью вертолета. (больше об этих планах вэтом видео). На момент публикации Rocket Lab уже успешно возвратила два ускорителя Electron, и они даже повторно использовали некоторые из компонентов ускорителя. Например, в миссииRunning Out of ToesRocket Lab повторно использовала систему наддува топлива, которая использовалась в миссииReturn to Sender.

Photon

Наконец, у Electron есть дополнительная третья ступень. Это может быть либо их Kick stage, либо Photon. У Photon есть два варианта: межпланетная версия, которая может лететь к Венере, а также версия для орбиты Земли. У Photon есть единственный двигатель под названием Curie. Двигатель Curie выпускается в трех вариантах: версия на холодном газе, двухрежимная версия и двухрежимная версия для глубокого космоса Hyper Curie, работающая на каком-то зеленом топливе длительного хранения, о котором Rocket Lab еще не раскрыла информацию. Сегодня Curie почти всегда используется в двухрежимной конфигурации, а Hyper Curie присутствует только в версии Photon для дальнего космоса. Кроме того, Photon можно использовать как спутниковую платформу.

LauncherOne

Далее идет LauncherOne от Virgin Orbit. LauncherOne стартует по схеме воздушный старт, что означает использование Boeing 747 как мобильную стартовую площадку, или как мини-первую ступень. Воздушный запуск имеет ряд преимуществ, таких как возможность запуска с любым наклоном орбиты и запуск в плохую погоду. Однако это сопровождается рядом недостатков, поскольку ограничивает размер ракеты и увеличивает сложность.

Ракета запускается с доработанного самолета Boeing 747-400, получившего названиеCosmic Girl. 747 был выбран по ряду причин. Во-первых, в отличие от единственного всвоемроде самолетаStratolaunch, есть тысячи подготовленных пилотов, механиков и инженеров, которые обучены работать с ним и управлять самолетом. Кроме того, 747 был изначально разработан для перевозки пятого двигателя под левым крылом для доставки запасных реактивных двигателей по всему миру. Это дало Virgin Orbit отличное место для установки ракеты, поскольку с некоторыми доработками в конструкции самолет мог выдерживать массу ракеты.

LauncherOne после взлета (Источник:Джек Бейер)LauncherOne после взлета (Источник:Джек Бейер)

Ракета-носитель

LauncherOne это двухступенчатая малогабаритная пусковая установка. Первая ступень оснащена одним двигателем Newton 3, который является двигателем открытого цикла. Вторая ступень также оснащена одним двигателем оптимизированным для вакуума версией под названием Newton 4. Как и RS-68 на Delta IV, серия ракетных двигателей Newton использует выхлопные газы газогенератора для закрутки ракеты-носителя во время полета.

LauncherOne впервые была запущена в 2020 году, но вскоре после запуска двигателя произошел сбой. В январе 2021 года LauncherOne стартовала второй раз, успешно выйдя на заданную орбиту.

Ракета Astra

Ракета Astra двухступенчатая мобильная малолитражная ракета-носитель. Ракета способна поместиться в стандартном транспортном контейнере. Вся инфраструктура и оборудование наземного обслуживания также могут транспортироваться в морских контейнерах. Эти контейнеры можно загрузить на самолет C-130 и доставить в любую точку мира.

Как и вышеупомянутые ракеты, ракета Astra работает на топливной паре керосин-кислород. Первая ступень оснащена пятью двигателями Delphin, которые, как и Rutherford, питаются от электронасоса и напечатаны на 3D-принтере. Вторая ступень оснащена одним двигателем Ether с вытеснительной системой подачи топлива.

На сегодняшний день ракета Astra прошла три испытания. Все три закончились неудачей. Первый тест, Rocket 3.0, провалился во время предполетных испытаний, когда пожар уничтожил ракету. Во время второго полета офицер по технике безопасности отключил двигатели после того, как ракета начала отклоняться от курса. Наконец, в декабре 2020 года Rocket 3.2 прошла линию Кармана, но не смогла выйти на орбиту, недобрав 500 м/с из-за неправильной пропорции топливной смеси на второй ступени. Сейчас у Astra ~ 10 клиентов, готовых к запуску на ракете Astra, начиная со следующей миссии.

Запуск Rocket 3.1 (Источник: Джон Краус / Astra)Запуск Rocket 3.1 (Источник: Джон Краус / Astra)

Alpha

Из-за внутренней политики Firefly компания и ракета малоизвестны. В 2014 году была основана Firefly Space Systems, а несколько лет спустя, в 2017 году, компания обанкротилась и стала Firefly Aerospace. За время этого изменения Alpha пришла к нынешней форме: самая большая на сегодняшний день ракета из углеродного композита с четырьмя двигателями Reaver на первой ступени и одним двигателем Lightning на второй ступени.

Оба двигателя работают на топливной паре керосин-кислород и используют уникальный цикл отвода. Это означает, что газ из камеры сгорания используется для вращения турбин. Отводной цикл выгоден, поскольку он позволяет сжигать все топливо и окислитель в камере сгорания; однако цикл усложняет зажигание двигателя.

Ракета Firefly Alpha на стартовой площадке SLC-2W (Источник: Firefly)Ракета Firefly Alpha на стартовой площадке SLC-2W (Источник: Firefly)

RS-1

ABL Space Systems ставит перед собой цель создать RS-1 самую простую и экономичную ракету из когда-либо созданных. Как и другие в этом списке, RS-1 оснащена девятью двигателями Keralox E2 на первой ступени, напечатанными на 3D-принтере. На второй ступени находится один оптимизированный для вакуума двигатель E2. Двигатель E2 это двигатель с открытым циклом, целью которого является создание ракеты простой конструкции.

Однако, в отличие от других ракет из этого списка, RS-1 может запускаться откуда угодно. Ракета, GSE и другая пусковая инфраструктура упакованы в стандартный транспортный контейнер.

Макет ракеты RS-1 (Источник: ABL)Макет ракеты RS-1 (Источник: ABL)

Terran-1

Как и в случае с другими упомянутыми ранее ракетами, Relativity Space собирается напечатать двигатели для Terran-1 на 3D-принтере. В отличие от других ракет, Terran-1 будет полностью напечатан на 3D-принтере. Таким образом, Relativity Space планирует уменьшить количество деталей, необходимых для сборки ракеты, на два порядка (в 100 раз), упростив производство и сократив время изготовления. Кроме того, 3D-печать позволяет легко изменять конструкцию, поскольку не нужно менять какие-либо инструменты и оснастку.

Первая ступень Terran-1 оснащена девятью двигателями Eon 1. Вторая ступень оснащена одним оптимизированным для вакуума двигателем Eon 1. Двигатели открытого цикла, работают на сжиженном природном газе и жидком кислороде. Подобно Raptor и RS-25, двигатель Eon 1 будет использоваться для создания давления наддува в баках. Это избавляет от необходимости хранить на борту гелий в баллонах. Гелий используется только для запуска двигателей и поставляется оборудованием наземного обслуживания.

Terran-1 будет запущен из стартового комплекса 16 (LC-16) на базе Космических Сил на мысе Канаверал во Флориде, США.

Terran-1 (Источник:Каспар Стэнли)Terran-1 (Источник:Каспар Стэнли)

Сравнение

Во-первых,можно сравнить размеры всех малых пусковых установок. Это проясняет, почему эти машины называютсяпусковыми установками малой грузоподъемности,поскольку они значительно меньше, чем Falcon 9 средней грузоподъемности.

Сравнение высоты всех малых пусковых установок и Falcon 9 (Источник: Everyday Astronaut)Сравнение высоты всех малых пусковых установок и Falcon 9 (Источник: Everyday Astronaut)

Кроме того, можно сравнить диаметр каждой ракеты:

Диаметр шести вышеупомянутых малых пусковых установок (Источник: Everyday Astronaut)Диаметр шести вышеупомянутых малых пусковых установок (Источник: Everyday Astronaut)

Затем можно сравнить полезную нагрузку каждой ракеты при выведении на солнечную синхронную орбиту (SSO). SSO это околоземная орбита с большим наклонением орбиты, от 96,6 до 142,1. Эти орбиты гарантируют, что спутник ежедневно проходит над каждой точкой Земли в одно и то же среднее солнечное время. Важно отметить, что цифры полезной нагрузки в настоящее время являются приблизительными. Многие из этих ракет не летали и все еще находятся в разработке. Цифры в будущем, вероятно, будут сильно отличаться по мере продолжения разработки и появления дополнительных вариантов.

Кроме того, можно сравнить цены за каждую небольшую спутниковую пусковую установку. Все цены скорректированы с учетом инфляции и указаны на 2021 год. Поскольку эти цифры являются приблизительными, к ним не следует относиться серьезно. Истинная стоимость не будет известна, пока они не будут введены в эксплуатацию. Из-за высокой степени неопределенности в оценке полезной нагрузки и стоимости запуска сравнение цены за килограмм не будет точным или справедливым. Важно помнить, что малые ракеты-носители никогда не будут столь же рентабельными, как ракеты большего размера по стоимости за килограмм, поскольку их единственная цель обеспечить точный вывод на заданную орбиту.

Расчетная полезная нагрузка, расчетная цена и количество циклов двигателя для каждой пусковой установки (Источник: Everyday Astronaut)Расчетная полезная нагрузка, расчетная цена и количество циклов двигателя для каждой пусковой установки (Источник: Everyday Astronaut)

Резюме

В целом очевидно, что из будущих малолитражных ракета-носителей RS-1 и Terran-1 будут способны доставить около 1000 кг в SSO. Однако такая грузоподъемность имеет свою цену, поскольку эти две ракеты значительно дороже, чем ракета Astra и Electron.

Ракета Electron Rocket Lab имеет значительное преимущество перед другими ракета-носителями малой грузоподъемности, поскольку она запускалась 20 раз, выведя на орбиту более 100 космических аппаратов. Точно так же LauncherOne также является испытанной ракетой и может запускать полезную нагрузку под любым углом, что может потребоваться для некоторых полезных нагрузок. Firefly находится в том же положении, что и Alpha, так как у них на стартовой площадке стоит ракета, ожидающая запуска.

Наконец, поистине удивительно, чего SpaceX смогла достичь более десяти лет назад с помощью Falcon 1. При меньшем финансировании SpaceX смогла создать более производительную и более дешевую ракету, чем некоторые из небольших спутниковых пусковых установок, которые еще разрабатываются сейчас.

Первоисточник:

Подробнее..

Луна или Марс какая цель перспективней для пилотируемых исследований?

31.05.2021 06:09:55 | Автор: admin


С полётов Аполлонов к Луне прошло уже больше полувека, но человечеству так и не удалось повторить тот результат, хотя сейчас мы, вероятно, ближе всего к этому за прошедшее время. Но так ли ценен возврат на Луну? Нет ли у нас другой, более важной цели? С существующими технологиями человек может достигнуть поверхности двух тел Солнечной системы: Луны и Марса. И сегодня я постараюсь сравнить преимущества и недостатки от полёта человека на эти небесных тела.

Введение

Начать, пожалуй, стоит с ответа на вопрос: зачем вообще куда-нибудь лететь, если на Земле не решены все проблемы? Хотя чаще всего этот вопрос встречается именно в таком формате, но в таком виде он просто лишён всякого смысла. Ведь, во-первых, космонавтика в том числе и используется для решения множества земных проблем от предсказания погоды и навигации, до телевещания и обеспечения связи в удалённых регионах. А, во-вторых, как это обстоит и с любой научной сферой, мы не можем точно предсказать долгосрочной выгоды от инвестиций в космонавтику. Что ни сколь не оправдывает отказа от инвестиций в неё и науку в целом. И тем не менее некоторую потенциальную пользу от освоения того или иного небесного тела мы можем назвать уже сейчас, с чего бы я и предложил начать сравнение. Потенциал от пилотируемых исследований Луны и Марса можно разбить на 4 основных направления: научные исследования, использование местных ресурсов, технический прогресс и вдохновение людей.

Научные исследования


Космонавтика стала причиной появления множества технологий, используемых сейчас на Земле.

В плане геологических исследований Марс является намного более перспективным объектом, так как активные геологические процессы там шли в разы дольше чем на Луне. А по последним данным, они продолжаются даже сейчас (против оценки в менее 50 млн лет для подобной активности на Луне). В тоже время с нашего естественного спутника уже было доставлено около 384 кг образцов из десятка интересовавших учёных мест, причём часть из них была надолго законсервирована и продолжает распаковываться до сих пор. С Марса же пока не было доставлено никаких образцов, и по текущем планам Китая и США это должно случиться лишь в 2030/2031 годах.

Отчасти задача геологических исследований уже решается марсоходами, но в этом плане остаётся другая ещё более интересующая учёных и даже широкую общественность задача поиск внеземной жизни. Об отсутствии жизни на Луне в настоящем времени стало понятно к полёту Аполлона-15, для которого уже не применяли послеполётного карантина. Шансы обнаружить жизнь на Марсе в настоящем тоже невелики, но они сохраняются. Кроме того, там намного большие шансы обнаружить признаки существовавшей жизни в прошлом, в связи с тем, что жидкая вода на Марсе существовала больше того времени, которое потребовалось для зарождения жизни на Земле. А условия для существования жизни под поверхностью Марса продолжают сохраняться и сейчас, что оставляет больше шансов обнаружить её в почти не повреждённом состоянии.

Причём даже планируемые сейчас к доставке на Землю образцы с Марса будут всё ещё бесполезны для прямых поисков жизни, как пока и не способны заниматься ими датчики существующих марсоходов. На современном уровне автоматизации серьёзно заниматься поисками следов жизни способны только люди. И с учётом того, что люди гораздо охотнее выделяют средства на проекты в которых задействованы другие люди (для сравнения достаточно посмотреть на порядок отличающиеся расходы на программы Аполлон/МКС и телескопы Хаббл/Джеймс Уэбб) то, на мой взгляд, поиски жизни на Марсе имеют наибольшие шансы получить достаточное финансирование и поддержку в обществе, для того чтобы человечество смогло сделать следующий крупный шаг в освоении космоса.

Следующее интересное и жизненно важное для нас направление исследований изучение планетарного климата и влияния на него внешних факторов, подобных человеку. В этом плане для нас наиболее интересны Венера и Марс, но последний привлекателен ещё и тем, что на нём можно без гигантских затрат провести натурный эксперимент по глобальному изменению климата. Исследования климата имеют огромный потенциал по снижению расходов здесь, на Земле, так как лучше понимание лимитов выбросов парниковых газов и способов влияния на климат позволит тратить меньше средств на борьбу с изменениями земного климата.

Другое важное направление, о котором всегда забывают, является проведение экспериментов в невесомости. Обычно в книгах и фильмах участников экспедиции к Марсу изображают скучающими всё время перелёта в ожидании высадки, а после завершения операций на планете и взлёта столько же бесплодно ждущими возврата обратно. Однако добавив не так уж и много научного оборудования и расходных материалов к тому что уже будет на борту корабля для работы на красной планете, экипажи марсианских экспедиций смогут проводить почти полный спектр экспериментов, которые сейчас идут на МКС. Полёт же к Луне занимает только около 3 дней, чего недостаточно для проведения значительной доли от подобных экспериментов. Кроме того, лунные корабли просто не предусматривают доставки вместе с космонавтами такого же большого объёма полезного груза, которые планируются для марсианских.

Использование ресурсов

Гелий-3 давно прочат в главный ресурс для решения земных энергетических проблем, а лунную воду в роли водород-кислородного топлива в решение проблемы освоения человечеством Солнечной системы. Но возможно ли это в реальности?

Добывать лунный гелий-3 впервые предложили 35 лет назад и с тех пор создают под эту цель технологические проекты различной степени проработанности. Однако ни один из них так и не вышел из стадии бумажного концепта. И для этого есть вполне прозаичная причина: даже если бы сейчас перед нами лежали безграничные запасы бережно упакованного гелия-3, мы не смогли бы получить из него ни капли энергии. Ведь сейчас у нас в наличии есть только испытательный реактор ИТЭР 1-го поколения, способный вырабатывать энергию из самой простой термоядерной реакции дейтерия с тритием. На основе него планируется построить коммерческий реактор DEMO на той же реакции не ранее середины этого века. А для зажигания же реакции с участием гелия-3 требуются на порядок более сложно достижимые условия. И ждать их достижения, вероятно, придётся ещё несколько десятилетий сверх того.



А тем временем возобновляемые источники энергии уже вышли в 2019 году на выработку 26% от всей электроэнергии на планете и вскоре могут сделать не актуальной проблему исчерпания ископаемого топлива на Земле. Так что к тому моменту, когда сможет быть налажено серийное производство коммерческих термоядерных реакторов 2-го поколения, нужда в них может отпасть в принципе. В то же время марсианская вода содержит в 5 раз больше дейтерия чем земная. А для получения метан-кислородного топлива придётся проводить электролиз больших объёмов воды, что и является основной расходной статьёй при получении дейтерия на Земле. Таким образом для земной энергетики Марс имеет все шансы стать полезным гораздо раньше Луны, в то время как наша соседка рискует оказаться вовсе бесполезной.

По использованию лунной воды в качестве топлива существует 2 сценария: с заправкой топливом на низкой орбите Луны или Земли.

I) Для выхода на лунную орбиту требуется иметь запас характеристической скорости в 4 км/с, а для отправления к Марсу 3,5-4 км/с (в зависимости от дня старта и взаимоположения Земли и Марса в этом стартовом окне) и ещё примерно 0,5 км/с требуется для пилотируемых полётов (сокращения времени перелёта с 9 до 6 месяцев). Таким образом для освоения Марса Луна попросту бесполезна, а других целей для полномасштабного освоения у нас на ближайшее время не предвидится.

II) Для полёта с поверхности Луны на низкую земную орбиту требуется иметь запас характеристической скорости (delta-V) в размере 5,9 км/с, и столько же нужно для возврата обратно. Возьмём для примера характеристики водород-кислородного разгонного блока Центавр: его сухая масса 2,03 тонны, полная 22,83 тонн, удельный импульс двигателя 450,5 секунд. Подставив эти цифры в формулу Циолковского мы получим, что Центавру просто не удастся долететь с поверхности Луны до Земли и вернуться на Луну обратно. Выходом из этой проблемы может быть использование на танкере электроракетных двигателей для полётов между орбитами или использование 2-х типов танкеров (курсирующих между поверхностью Луны/её орбитой и курсирующих между орбитами Луны/Земли). 1-й вариант плох тем, что будет требовать постоянного снабжения танкеров топливом для электроракетных двигателей с Земли (так как на Луне благородные газы фактически не встречаются), а 2-й вариант плох тем, что удваивает число танкеров и заправок, что увеличивает накладные расходы и снижает общую надёжность системы.

Кроме того, при танкерах, создаваемых на современных технологиях, на каждую тонну полезного топлива в 1-м варианте впустую на перелёты у нас будет уходить около 10 тонн, а при 2-м варианте 3 тонны лунного топлива и 300 кг благородных газов с Земли. Использование аэроторможения о земную атмосферу может улучшить характеристики обоих вариантов, но не сможет кардинально изменить ситуацию, так как необходимость наличия при этом теплового щита съест значительную часть от этой выгоды. Также в сравнении с Центавром мы не учитывали, что танкер должен будет иметь посадочные опоры и систему охлаждения топлива (термостатирования), либо вместо неё нам в расчёты придётся добавить расходы топлива на выкипание в процессе перелётов.

При этом нам также необходимо учитывать то, что текущие разведанные объёмы лунного водяного льда составляют 600 млн тонн, расположенных в ближайших метрах от поверхности, но разбросанных в разных кратерах в радиусе около 300 км вокруг лунных полюсов. Можно с уверенностью предполагать, что запасы воды в глубинах Луны в несколько раз больше этого. Но необходимо также учитывать, что не всё даже из уже разведанного запаса легкодоступно или просто пригодно для промышленной добычи. И если мы планируем использовать Луну в качестве банальной бензоколонки, да ещё и с таким низким КПД мы рискуем быстро исчерпать эти запасы, сделав дальнейшее освоение Луны практически бессмысленным занятием.

Технический прогресс

Условия на Марсе намного более схожи с земными, что оставляет больше шансов на применение испытанных там технологий в дальнейшем на Земле. Так, например, технология добычи воды из атмосферы Марса имеет все шансы оказаться применимой в пустынях и засушливых регионах Земли, с минимальными доработками. В то время как технология добычи лунного льда в условиях вакуума и почти абсолютного температурного нуля не выглядит для землян сколь-либо полезной. Кроме того, крупная колония на Марсе может стать серьёзным стимулом для развития таких технологий, как ядерные и термоядерные ракетные двигатели, которые могут использоваться не только для сокращения времени перелёта туда вплоть до недель, но и позволить доставлять грузы на Марс в любое время года. Для освоения же Луны с её стабильным 3-дневным перелётом в одну сторону, такого запроса попросту не возникнет.

Вдохновение людей

Хотя на Эвересте побывали уже тысячи человек, это, однако, ни сколь не мешает людям платить по около $50 тыс. за восхождение туда и ежегодно погибать при этом (кстати, сделанная Илоном Маском оценка нижней планки стоимости полёта на Марс составляет всего в 2-4 раза больше этого, а соответствующий риск гибели в районе 1% может быть обеспечен даже в первых полётах). Но людей тем не менее намного больше вдохновляют исследования тех мест, на которые ещё не ступала нога человека. И хотя на полюсах Луны не высаживались пока даже беспилотные аппараты, Марс намного лучше подходит на эту роль. Кроме того, на Марсе людей ожидают гораздо более разнообразные пейзажи, за исследованиями которых будет интереснее наблюдать.

Расход топлива для перелёта

Первая проблема, которую нужно решить при освоении любого небесного тела доставка на него грузов. Даже если в перспективе мы планируем максимально использовать местные ресурсы, для начала мы должны доставить большой объём оборудования для их добычи. И если весь путь до поверхности Луны необходимо проводить за счёт расходов ракетного топлива, на что требуется дельта в 5,9 км/с, то в случае с Марсом нам нужно 3,5-4 км/с для отправления туда и 0,9-1,15 км/с плюс тепловой щит для посадки. В зависимости от конструкции корабля вес щита покрывает лишние лунные 0,75-1,5 км/с.



Однако если беспилотные миссии практически не требуют затрат во время перелётов, то с пилотируемыми всё обстоит гораздо сложнее. Человеку требуется постоянное снабжение кислородом, водой и едой, так же, как и определённое жилое пространство и защита от радиации. Согласно расчётам РКК Энергия, каждому члену экипажа требуется около 10 кг припасов в сутки при открытой системе жизнеобеспечения и 2 кг при частично-закрытой (при этом сами такие системы весят по 10 и 100 кг на человека соответственно). С учётом времени перелёта, это оборачивается расходами массы в 80 кг/чел в случае Луны и 820 кг/чел для Марса. Кроме того, по оценкам NASA при полёте к Луне достаточно объёма корабля в 3,5 м3 на человека, в то время как для Марса нужно почти 10 м3. С учётом того что лунный возвратный корабль требует 45 кг массы на каждый кубометр объёма против почти 216 кг у марсианского (так как предсказывать солнечные вспышки на 3 дня вперёд космонавтика уже научилась, а вот марсианскому кораблю без защиты от них никак не обойтись) то масса перелётных кораблей получится равной 160/2136 кг в случае Луны/Марса соответственно.

Однако в этом сравнении для Марса не всё так безнадёжно, как могло бы показаться на первый взгляд! Во-первых, указанная выше масса припасов прекрасно может подойти на роль радиационной защиты, оставаясь при этом пригодной для употребления. Во-вторых, на эту роль также подходит и научное оборудование и по крайней мере часть из образцов для экспериментов. Ну и в-третьих, не вся площадь корабля обязательно должна иметь радиационную защиту. А если мы ограничимся средней массой конструкции на уровне модулей МКС (имеющих массу около 67 кг на 1 м3), то масса марсианского корабля составит уже только 670 кг/чел. Таким образом суммарно у нас выходит 80+160=240 кг/чел для полёта к Луне и 820+670=1490 кг/чел для Марса. Всё ещё очень много, но нам нужно ещё учитывать следующий пункт.

Радиация на поверхности

Марсианская атмосфера составляет меньше 1% от земной и кажется бесполезной для создания какой-либо защиты. Однако это не так. Её толщина составляет 16-21 г/см2 в зените и до более чем 100 г/см2 у горизонта, что намного больше защиты в 10-15 г/см2 у модулей МКС. Луна же будет защищать космонавтов от космической радиации только в нижней полусфере, также как это будет на Марсе и происходит сейчас на МКС, благодаря её низкой орбите. Из-за этого получаемая на поверхности Луны без защиты доза может достигать 840 мЗв/год во время солнечного минимума (худший сценарий) и будет составлять в среднем около 500 мЗв/год под защитой сопоставимой с модулями МКС. Это гораздо больше получаемых космонавтами на МКС 160-320 мЗв/год (во время солнечного максимума/минимума соответственно) и измеренных марсоходом Кьюриосити 234 мЗв/год (без защиты, но во время солнечного максимума).

Таким образом единственным преимуществом Луны в плане радиации оказывается то, что в случае создания постоянной базы её радиационная защита сможет быть использована повторно. Но при высадках по типу Аполлонов её всё равно придётся тащить с собой каждый раз. Просто обойтись без неё никак не получится, так как в таком случае любая солнечная вспышка в направлении Луны будет вынуждать экстренно прерывать лунные миссии. К тому же из-за весьма низкой защиты скафандров от радиации выход с Лунной базы во время вспышек для космонавтов будет недоступен (что необходимо учитывать при расчётах надёжности её оборудования), в то время как на Марсе это будет нежелательным лишь в полуденные часы.

На среднюю и дальнюю перспективу лунные и марсианские базы будет разумным защищать при помощи местного грунта. И здесь небольшое преимущество оказывается за Марсом, благодаря тому что его более насыщенная водою почва позволяет обходиться в 1,5-2 раза меньшим (по массе) слоем грунта для обеспечения такого же уровня защиты.

Микрометеоритная опасность

Согласно оценкам, за год на Луну выпадает около 25 млн микрометеоритов с общей массой 1800 тонн, пиком массы около 15 микрограмм и средней скоростью в 13,3 км/с (по этим оценкам на площадь в 150 м2 приходится по удару микрометеорита с диаметром 0,5 мм раз в год). Среди них также встречается и >6,4 тыс. более крупных объектов (удары которых способен различить телескоп с разрешением 0,5 м) и >27 крупных объектов, оставляющих кратеры с диаметром 3-43 метра. Марс же имеет достаточно плотную атмосферу, чтобы полностью защитить от объектов с массой от 10 грамм до 1 тонны (в зависимости от скорости и угла входа их в атмосферу). И так как скафандры способны защитить только от объектов менее 1 грамма массы, микрометеоритная защита (составлявшая в скафандре программы Аполлон целых 13 слоёв) на Марсе будут попросту не нужна. По данным обсерватории MRO, на Марс выпадает только 200 метеоритов и комет за год, что близко к показателям Земли, на которую выпадает порядка 500 штук метеоритов за год (при в 3,5 раза большей площади поверхности).

Таким образом марсианский транспорт и даже не жизненно важная инфраструктура и здания могут обходиться без метеоритной защиты, в то время как на Луне её должно иметь практически всё, включая скафандры.

Окружающая среда


Температурные перепады по данным посадочного аппарата Викинга-1.

Лунное притяжение составляет 16,5% от земного, в то время как на Марсе это 37,9%. Температура на полюсах Луны варьируются от -250C до +120C, что гораздо больше марсианских перепадов от -110C до +35C в умеренных широтах (куда планируется доставлять людей). Марс, в свою очередь, знаменит своими пылевыми бурями, которые могут длиться многими неделями, снижая производительность солнечных батарей и понижая максимальную температуру на поверхности (но при этом и повышая минимальную, оставляя среднюю дневную температуру почти неизменной). На самом деле пыль на Луне также присутствует благодаря электростатическим силам, но её объёмы значительно меньше марсианских, хотя при этом она намного более абразивна, чем и опасна для движущихся деталей техники и человеческих лёгких. Также на Луне полностью отсутствует магнитное поле (которое по некоторым предположениям требуется для поддержания здоровья человека), в то время как на Марсе существуют его слабые очаги. Лунный день длится 29,53 земных дня, в то время как для Марса это 1,026 суток.

Производство энергии

Первую проблему, которую нужно будет решать, добравшись до небесного тела, будет получение тепла и электричества. Энергия требуется практически для любых операций, и от степени её доступности будет зависеть то, сколь энергоёмкие процессы получения других ресурсов нам будут доступны. В зависимости от времени года поверхность Луны достигает 1322-1414 Вт/м2 против 493-716 Вт/м2 в случае с Марсом. С учётом ещё и наличия на Луне пиков вечного света, кажется что у нас есть победитель в этом сравнении? На самом деле далеко ещё нет, ведь из-за наклонения оси вращения Луны на 5,15 лучший из подобных пиков ежемесячно оказывается в тени на не менее чем 24 часа. И с учётом того, что солнечные батареи сравниваются по массе с буферными электрическими уже примерно после 1 часа работы, для систем требующих непрерывного снабжения электричеством масса самих солнечных батарей перестаёт иметь какое-либо значение, а преимущество Марса перед Луной оказывается двукратным.

Обойти эту проблему можно было бы либо разместив солнечные батареи на разных склонах кратеров и соединив их многокилометровыми кабелями с базой, либо подняв солнечные батареи выше уровня тени (а по оценкам в местах с залежами воды это около 800 метров). Оба варианта требуют огромных инвестиций учитывая то, что микрометеоритная опасность и перепады температур вынуждают закапывать лунные линии электропередач в грунт, а вышки строить с большим дублированием опор и перекладин (либо навешивать на них микрометеоритную защиту, что растрачивает значительную долю от преимущества низкой гравитации Луны).

Проблему марсианской пыли, в свою очередь, гораздо проще решить, так как даже без разработки системы электростатического отталкивания пыли (которая пригодится и на Луне) эту проблему можно решить в лоб 3-кратным увеличением солнечных батарей в размерах. Это кажется большим недостатком, но при сравнении часть от него съест необходимость закладывать для лунных солнечных батарей запас на деградацию под действием повышенной радиации и механических повреждений микрометеоритами.



Производительность солнечных батарей марсохода Оппортьюнити за 8-й 12-й годы его пребывания на Марсе: с изначального уровня около 900 Вт*ч она никогда серьёзно не опускалась ниже 30%.

В плане использования ядерной энергии в обоих случаях реакторы будут иметь почти одинаковую массу, так как их прочностные характеристики будут определяться не местной гравитацией, а необходимостью пережить перегрузки при старте с Земли, с которой они будут экспортироваться в обозримом будущем.

Получение топлива

Самый большой по массе ресурс, который космонавтам придётся добывать в ближайшей перспективе это топливо для отправления кораблей обратно на Землю. В связи с отсутствием легкодоступного углерода на Луне, основным вариантом топлива для неё рассматривается кислород-водородное, в то время как для Марса наиболее перспективным выглядит кислород-метановая смесь. В обоих случаях используется реакция электролиза воды (2H2O 2H2 + O2) потребляющая 4,41 кВт*ч/кг, в то время как для получения метана также используется реакция Сабатье (CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O) идущая с выделением энергии. Для водород-кислорода оптимальным соотношением топлива и окислителя является 1 к 4, в то время как вода содержит 1/9 массовую часть водорода и 8/9 кислорода. В результате этого в лишний кислород уходит 4/9=44,4% массы, в то время как полезное топливо составляет 5/9=55,6% от массы электролизуемой воды. Расход электроэнергии при этом составляет 7,94 кВт*ч на 1 кг получаемого топлива.

Для метан-кислорода же оптимальным является соотношение 1 к 3,2, в то время как после прохождения через электролиз и реакцию Сабатье соотношение метана к кислороду оказывается 1 к 4. Так что и здесь у нас образуется большой избыток кислорода, который может покрывать все потребности систем жизнеобеспечения базы в кислороде. При этом благодаря добавлению в реакцию углекислого газа выход топлива получается равным 187% от массы расходуемой в реакциях воды в 3,36 раза лучше лунного показателя. Расход электроэнергии при этом составляют 4,73 кВт*ч/кг или в 1,68 раза лучше Луны. Кроме этого водород необходимо хранить при температуре ниже -253C (и даже так он остаётся менее плотным), в то время как метану требуется -162C, а кислороду достаточно -90C. Поэтому для водорода требуются намного более сложные и дорогие многоступенчатые системы охлаждения, большие баки и более толстая теплоизоляция.

Тем не менее водород-кислородное топливо даёт на 23,4% больший удельный импульс, нежели водород-метановое. Это позволяет расходовать меньше топлива на набор той же скорости и оправдывает применение водорода при необходимости набора очень больших значений delta-V. Однако даже если мы учтём, что вторая космическая скорость для Луны/Марса составляет 2,38/5,03 км/с, масса топлива для их набора составит соответственно 41,4/75,1% достаточно чтобы покрыть разницу в расходах на электролиз, но недостаточно для покрытия больших расходов на добычу воды на Луне. Вкупе с тем, что атмосфера Марса содержит большое количество аргона, пригодного для использования в электроракетных двигателях (имеющих импульс в несколько раз больше водород-кислорода) у Луны фактически не оказывается преимуществ перед Марсом в роли заправочной станции. Но при этом Луна серьёзно проигрывает по разнообразию типов топлива и способов его добычи.

Вода и газы для атмосферы базы

Небесное тело Земля Марс Луна
Содержание воды у экватора 1-100% 2-7% 0,01-0,14%
Содержание воды на полюсах 100% до 70% 6%
Общий запас разведанной воды, тонн 1,3*1018 4,6*1015 6*106
Слой которым ей можно покрыть поверхность 2,6 км 35 м 0,015 мм

Как показывают орбитальные наблюдения, концентрация воды в местах потенциальных высадок людей на Марсе может превосходить лунные показатели в 2-3 раза. А так как расходы рабочего времени космонавтов на земляные работы и расходы энергии на выпаривание воды из грунта почти прямо пропорциональны её массе, на добычу воды на Луне будет уходить примерно в 2 раза больше ресурсов. Однако больший расход энергии может быть в какой-то степени компенсирован при использовании зеркальных концентраторов света, которые на Луне будут легче по массе и смогут работать всё светлое время суток, в то время как на Марсе они не смогут работать во время пылевых бурь. В свою очередь атмосфера Марса содержит воду в концентрации 210 ppm (частей на миллион) что можно использовать в качестве резервного источника водя для систем жизнеобеспечения. По данным посадочной платформы Викинга-2, такой способ обойдётся в 17 кВт*ч энергии на получение 1 кг воды.

По оценкам NASA, при каждом выходе космонавтов на поверхность расходуется около 1,2 кг газов на шлюзование в 2-местном шлюзе (с учётом потерь при возврате, столько уйдёт на каждого космонавта за раз), а также 0,09 кг/час кислорода на дыхание и 0,34 кг/час воды для системы терморегулирования (также на каждого). Кроме этого, на утечки из жилых отсеков будет тратиться ещё примерно 0,15 кг/сутки газов. Получение кислорода для нас не вызывает никаких проблем, так как кроме производства топлива его можно получать из лунного реголита (который содержит его в количестве >40%), а на Марсе его также можно добывать из атмосферного углекислого газа и NASA уже опробовало эту технологию в боевых условиях.

Но если мы планируем использовать на Луне атмосферу схожую с МКС, то это обернётся для нас потерями азота в количестве около 1,5 кг в сутки. Что является серьёзной проблемой, так как лунный реголит настолько беден соединениями азота, что в тонне грунта его встречается лишь около 40-120 грамм. Атмосфера же Марса содержит 1,9% азота, так что его получение там не составляет большого труда.

Выращивание еды


Прототип надувной теплицы с биорегенеративной системой жизнеобеспечения от Университета Аризоны.

Симулянт марсианского грунта в исследованиях показывает лучшие результаты роста растений чем грунт со дна земной реки, в то время как лунный симулянт даёт худшие показатели. Кроме того, солнечные сутки длиною в месяц и отсутствие у лунных прозрачных куполов способности обеспечить достаточную защиту для растений от солнечных вспышек, оставляет лунную базу с единственным вариантом выращивания еды при искусственном освещении (которое обходится в целых 100-625 кВт*ч энергии на выращивание 1 кг биомассы, из которой значительная доля приходится на непригодную для еду ботву). Отсутствие на Луне азота также означает, что требуемые на 1 космонавта в год 90-100 кг удобрений придётся экспортировать на Луну с Земли (хотя переработка ботвы может позволить сократить эти расходы).

На Марсе же, в свою очередь, существует проблема повышенной концентрации перхлоратов в грунте, которая, однако, довольно легко решается выращиванием 1-го урожая особых растений, которые всасывают их избыток в себя и затем выбрасываются.

Радиосвязь

Почти половина лунной поверхности постоянно видна с поверхности Земли. Однако это не относится к лунным полюсам, гористая структура которых периодически оказывается невидна из-за лунных либраций. Таким образом, если мы хотим обеспечить экипажи исследующие лунные полюса постоянной и надёжной связью с Землёй и Лунной базой, нам придётся запускать по крайней мере 6 спутников связи на высокоэллиптическую лунную орбиту. На Марсе же, с другой стороны, база должна располагаться достаточно близко к экватору, чтобы 1-м геостационарным спутником покрыть все нужды связи космонавтов с базой, а их парой нужды по связи базы с Землёй. Кроме того, на Марсе в качестве резервной системы можно использовать длинноволновую связь, основанную на отражении сигнала от ионосферы планеты, которой Луна попросту не имеет.

Космических туризм

В плане туризма Луна, с её 3-дневным перелётом в одну сторону, смотрится намного привлекательнее Марса, перелёт к которому в лучшем случае будет занимать более 3 месяцев. Однако за 20 лет существования космического туризма на МКС побывало лишь 7 туристов, а за 17 лет предложений облёта Луны РКК Энергия так и не нашла достаточного количества желающих, для того чтобы оправдать расходы на создание лунной версии Союза. С освобождением мест в российских кораблях от астронавтов NASA и началом полётов Crew Dragon нас может ожидать своеобразный ренессанс в этой области.

Но он объясняется десятилетним отсутствием предложения на этом рынке и не может быть обоснованием для определения перспектив космического туризма, пока спустя пару лет мы не увидим поведения спроса в стабильных условиях. Скорее всего он окажется меньше, но даже при текущих показателях около десятка туристов в год при цене около $50 млн за билет не может покрыть сколь-либо значительную долю от общих расходов на создание лунной или марсианской базы (правды ради эти $0,5 млрд в год выглядят несерьёзными даже для поддержания работы МКС, на что уходит порядка $6 млрд).

Заключение




Как было показано выше, Луна проигрывает Марсу по большинству параметров. И манящая простота доступа туда оборачивается сложностями при попытке сделать практически каждый следующий шаг, как только мы туда доберёмся. Вкупе с меньшими потенциальными выгодами это означает, что при выборе Луны в качестве следующей цели для пилотируемых полётов у нас оказывается гораздо больше шансов откатиться с неё обратно, как уже произошло ранее. И, к сожалению, за прошедшие полвека в этом плане практически ничего не поменялось, чтобы могло внушить оптимизм в этот раз.

Попытки же чиновников NASA оправдания полётов на Луну по программе Артемида отработкой технологий для Марса, на деле не выдерживают никакой критики. Так как, во-первых, всё отправляемое в космос оборудование всё равно должно проходить отработку на Земле, а, во-вторых, условия на Луне столь сильно отличаются в худшую сторону, что это приведёт к бессмысленному усложнению и удорожанию и без того не дешёвого оборудования для Марса. Вкупе с тем, что добавление Луны удорожает весь проект в целом и оттягивает на годы выполнение главной цели высадку людей на красной планете это резко снижает шансы реализации подобной программы (а обещания остаться на Луне на постоянно и вовсе означают перманентное оттягивание от Марса львиной доли финансирования, сводя эти шансы к нулю). Фактически NASA уже несколько раз проходила через подобные отмены проектов начиная с 90-х годов, и весьма печально, что 30-летняя история так ничему их и не научила.

Всем нам популяризаторам и просто поклонникам космонавтики хотелось бы видеть гигантские базы, работающие на Луне, Марсе и даже Титане, во благо науки и всего человечества в целом. Но реальность такова, что человечество пока не готово тратить сколь-либо существенные суммы на этом поприще: все государственные расходы на космонавтику составляют около 0,05% мирового ВВП, а на коммерческую космонавтику приходится лишь в 3 раза больше. И в такой ситуации у нас с трудом может хватить средств даже на освоение одного небесного тела, не говоря уже о нескольких. Поэтому выбрать следующую цель нам нужно с большим умом, чтобы не потерять из-за неправильного выбора очередную половину века.
Подробнее..

Джефф Безос Я полечу в космос 20 июля, потому что я мечтал об этом всю свою жизнь

07.06.2021 16:20:09 | Автор: admin
image

С пяти лет я мечтал о полёте в космос. 20 июля я отправлюсь в путешесвие со своим братом. Величайшее приключение с моим лучшим другом.
написал в Instagram Джефф Безос сегодня


Вместе с Безосом полетит его брат Марк и еще один человек, победитель, публичного аукциона, который продлится до 12 июня. Сейчас ставка $2.8 миллиона за место в космос.

Корабль New Shepard уже прошел множество тестов, и сможет поднять 6 пассажиров на высоту 100+ километров.

Джеф Безос основал Blue Origin в 2000 году и полностью финансировал из своего кармана.

20 июля 52-я годовщина посадки Apollo 11 на Луну.

Вот как выглядит взлет и посадка ракеты:



А вот что увидят пассажиры:



Хронология на Хабре


2015: Основатель Amazon сообщил об успешном испытании новой ракеты-носителя New Shepard
2015: Успех New Shepard: многоразовый носитель и суборбитальный туризм

2016: Космический корабль New Shepard успешно совершил старт и посадку в четвертый раз
2016: Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска

2017: Полет на New Shepard от первого лица

2018: Blue Origin вернула на Землю и многоразовую ступень, и капсулу экипажа

P.S.


Джеф Безос смог.

Надеюсь, скажу я и весь мир 20 июля 2021 года.

Мечтают все: но не одинаково. Те, кто по ночам грезит на пыльных чердаках своего ума, просыпаются днем и обнаруживают, что все это было тщетой; но те, кто мечтает днем, опасные люди, ибо они могут проживать свою мечту с открытыми глазами, воплощая её.
Лоуренс Аравийский
Подробнее..

Военные США планируют доставлять грузы в разные точки мира при помощи ракет типа Starship

07.06.2021 20:11:26 | Автор: admin

Американские военные всерьез рассматривают возможность доставки грузов в разные страны при помощи мощных ракет. Слухи об этом появились давно: рассуждения высокопоставленных военных появлялись то в одном СМИ, то в другом. Но в этом году проект стал рассматриваться уже вполне серьезно, с планированием бюджета, логистикой и т.п.

В самом начале года ВВС США опубликовали в общем доступе бюджет на несколько лет (вероятно, в нем не отражены все виды деятельности, но все же). И в нем как раз красовался пункт под названием Rocket Cargo.

Что за пункт, о чем вообще речь?


Имеется в виду раздел на 305 странице вот этого документа. В нем указано, что бюджет ракетных грузоперевозок, вернее бюджет разрабатываемого проекта, составляет $47,9 млн. Финансирование начинается в октябре 2021 года.

В этом документе также указано, что ВВС США планируют использовать инвестиции для разработки самых больших из когда-либо существовавших ракет. Причем их можно будет использовать повторно, а сама ракета сможет отправиться в любую точку земного шара. Груз в 100 тонн ракета сможет доставить в течение часа повторимся, в любую точку Земли.

Как видим, название ракеты Илона Маска нигде не указано, но в настоящий момент лишь она способна удовлетворить заявленные требования. При этом доставка должна выйти бюджетной. Если же говорить о сверхтяжелой ракете SLS, то здесь иная ситуация: ее запуск обойдется военным в несколько миллиардов долларов США, так что в большинстве случаев использование подобного транспорта теряет смысл.

Военные любой страны нуждаются в оперативной логистике, а быстрее ракеты ничего пока быть не может привычные способы доставки грузов, включая корабли, железную дорогу, самолеты и автомобили в разы медленнее.

В 2021 году на ракетную логистику будет выделено около 10 млн долларов США. В последующие годы сумма, скорее всего, будет увеличена. Правда, как и всегда, придется дождаться одобрения Конгресса, но здесь все должно быть хорошо: военные вопросы политики решают быстрее прочих.

Компания SpaceX уже сотрудничала с военными США она запускала их спутники на орбиту, например. Теперь, если финансирование выгорит, Илон Маск получит партнера с очень глубокими карманами, которые буквально набиты деньгами. Возможно, этот проект поможет ускорить колонизацию Марса, кто знает. Ведь ракета Starship будет строиться с использованием военных фондов ВВС США планируют ускорить разработку.

О каких сроках идет речь?



Самое интересное, что это уже не фантастика. Военные США рассказывают о намерении реализовать свои планы в ближайшем будущем. Если речь шла о 10-20 годах, еще можно было бы представить, что это очередной странный проект, который получит огромное финансирование и в итоге будет закрыт, что случалось уже не раз. Вспомним, например, рельсовую пушку ее разработка продолжалась 10 лет, потрачена масса денег, а в итоге рельсотрон оказался непрактичным и его убрали.

Ракета не рельсотрон, конечно, но все же. Еще один интересный нюанс: военные не предлагают собственных технологий загрузки и выгрузки. Решение о том, какую именно технологию использовать, зависит от компании, получившей контракт.

Как уже говорилось выше, это, скорее всего, будет SpaceX. Но, возможно, военные обратятся и к Джеффу Безосу с его Blue Origin. На вопрос о том, кто именно получит контракт, представитель ВВС заявил, что армия общалась с гораздо большим числом компаний. И если у каких-то из них нет сейчас необходимых технологий, то военные будут стимулировать ускорение их разработки, вкладывая значительные средства. Военные хотят получить больше одного поставщика, чтобы нивелировать риски.


Совершенно точно военные США хотят быть первыми в плане получения ракетных технологий доставки груза. Представители армии заявили, что Министерство обороны собирается купить несколько первых пусков транспортных ракет для отработки логистики.

Один из важных вопросов наличие или отсутствие космодрома в месте посадки/взлета. По словам военных, они надеются на то, что разработчики космических технологий смогут добиться взлета и посадки ракетного транспорта даже на пересеченной местности. Сейчас стоит задача по выяснению особенностей такой посадки или взлета, а также анализу регионов, где теоретически может сесть ракета.

А что, Starship готов?



Почти. Компания Илона Маска готовится к первому орбитальному полету своей ракеты, планируя реализовать пуск уже в этом году. Заявка в Федеральную комиссию по связи США была подана 13 мая, а сам полет, возможно, состоится уже в этом месяце.

Согласно плану, система из первой ступени Super Heavy и корабля Starship будет запущена со стартовой площадки в Техасе. Через 171 секунду после начала полета первая ступень отделится от второй и осуществит посадку в 32 километрах от побережья США. Вторая ступень выйдет на орбиту, совершит виток вокруг планеты, потом снова войдет в атмосферу и опустится в 100 километрах от одного из островов Гавайского архипелага.

Если все пройдет так, как планируется, возможно, военные смогут отправлять грузы уже в ближайшее время.

Подробнее..

Космодром Восточный. Май 2021. Стройка

08.06.2021 08:13:41 | Автор: admin

В конце мая мне повезло попасть в группу блогеров, приглашенных Роскосмосом на пуск спутников OneWeb с космодрома Восточный. Под катом первая часть - рассказ о стройках: стартовом комплексе ракеты-носителя "Ангара" и жилом городке.

Строящийся стартовый комплекс РН "Ангара", вид с торца газоотражателяСтроящийся стартовый комплекс РН "Ангара", вид с торца газоотражателя

Ощущение присутствия лучше всего передаст 360 видео.

Начинается наша прогулка с командного пункта (ГП-3). Отсюда 400 человек и тонны оборудования будут управлять пуском. Когда строительство закончится, получится практически квадратный (58,5х57,5 м) укрепленный бункер с плоской крышей из бетона высотой 120 см. Сооружение рассчитано на самый худший вариант - прямое попадание аварийной ракеты. Из 700 тонн "Ангары А5" примерно 600 занимают компоненты топлива, кислород и керосин у поверхности взрываются примерно как тротил той же массы, так что командный пункт способен выдержать подрыв тактического ядерного боеприпаса в полкилотонны.

Но пока строительство еще не закончено, и мы можем подняться на внутреннюю кровлю. Фото сделано с одного из углов сооружения. Черное - внешняя стена, промежуток засыпят песком.

За бункером командного пункта уже возводится служебное здание. Фото сделано стоя спиной к стартовому комплексу.

Заходим внутрь через боковой вход. В плане сооружения четыре боковых входа и один главный по центру дальней от стартового сооружения стороны. Уже появились внутренние стены из кирпича, усиленного металлическими лентами. Сверху проложены магистральные коммуникации, и сооружение уже практически готово к монтажу вентиляционного, слаботочного, энергетического оборудования, сетей водоснабжения и водоотведения.

Уже обозначены запланированные комнаты. Всего в сооружении во время заправки ракеты и пуска будет располагаться 400 человек, которые смогут полностью изолироваться от внешнего мира на 4 часа 40 минут.

Вторая остановка - площадка перед централизованным сооружением (ГП-4). Оно предназначено для хранения сжатых газов. Также ГП-4 снабжает ими потребителей стартового комплекса и обеспечивает на них требуемый режим температуры и влажности. Вся площадка заставлена баллонами, которые установят в централизованное сооружение. Всего на космодром привезли больше 1700 таких баллонов, каждый массой 4 тонны и длиной более 6 метров.

Глядя на их количество даже не очень верится, что они займут только левую, более высокую часть сооружения.

На этой же площадке чуть в стороне ждут своей очереди блоки стартового стола, доставленные сюда северным морским путем в самом конце лета 2020. Каждый блок массой 88 тонн, а общая масса стартового стола превышает 2000 тонн.

Ну и, конечно же, гвоздь программы, стартовое сооружение ракеты-носителя "Ангара". Вот над этим углублением и будет располагаться ракета в момент старта.

Что любопытно, выступы (по центру фото внизу) и проемы (заставлены лесами другой плотности и сверху закрыты досками) обозначены в плане, так что это уже торец стартового сооружения, в направлении ближе к нам оно уже расширяться не будет.

Изогнутая деталь и вообще все углубление - монтирующийся газоотражатель. Стальные плиты толщиной 100 мм будут выдерживать примерно тысячу тонн тяги от пяти двигателей первой и второй ступени "Ангары А5".

Взгляд сбоку. Такой ракурс позволяет оценить готовность сооружения - фото сделано с уровня земли, отметка 0, до которого осталось уже немного.

Общий план. Глубина котлована - 28 метров.

Между стартовым сооружением и централизованным сооружением расположен технологический блок кислорода и азота (ГП-7). Он предназначен для заправки ракеты жидким кислородом и обеспечивает жидким азотом предпусковые операции. Каждый из баллонов в длину 36 метров, весит 92 тонны и имеет объем 250 кубометров.

Вид чуть сбоку.

И по оси сооружения с дальнего торца газохода.

Вторая часть нашей экскурсии выглядит гораздо более прозаично, но тоже очень важно. Город Циолковский был основан в 1961 году как поселок Углегорск. Но под видом угольных шахт здесь располагалась ракетная дивизия. Дивизию расформировали в 1993, некоторое время здесь располагался космодром Свободный, но, в общем, к 2010 году, когда приняли решение строить космодром Восточный, место, где и так стойко переносили тяготы и лишения воинской службы, успело поистрепаться. Переводя это на простой бытовой язык - жилой фонд, и раньше не блиставший, пришел в совсем удручающее состояние. Специалисты нового космодрома нуждаются в соответствующего качества жилье, которое и строится сейчас.

Это как полевая кухня - выглядит не героично, но голодный солдат даже с высокотехнологичным снаряжением много не навоюет. Тем более, что здесь требуется не минутный порыв, а долгая работа.

На этом наша прогулка по строящимся объектам заканчивается, во второй части будет экскурсия на старт с установленной ракетой и виды пуска с обзорной площадки.

Выражаю благодарность Роскосмосу за приглашение на пресс-тур.

Подробнее..

Всё о проекте Спутниковый интернет Starlink. Часть 31. Описание антенны Ка-диапазона

09.06.2021 00:09:23 | Автор: admin
Предлагаю ознакомиться с ранее размещенными материалами по проекту Starlink (SL):
Часть 25. EPFD или административно-физическая гиря на ногах SpaceX Часть 26. Первые итоги. Часть первая позитивная Часть 27. Первые итоги. Часть вторая проблемная Часть 28. Использование StarLink на движущихся объектах Часть 29. Страны, где сервис начнет предоставляться в первую очередь Часть 30. Сравнение сервиса StarLink с сервисами других операторов ШПД

В данном посте приведено подробное описание шлюзовой станции (Гейтвея) спутниковой сети StarLink. Гейтвей обеспечивает половину спутникового канала, передачу на спутник информации из сети Интернет и работает в Ка-диапазоне. Вторая половина спутникового канала это передача той же информации, но со спутника на абонентский терминал.


Приведенный ниже документ Starlink Gateway V3 Technical Information 08-07-20 является актуальным и используется в США и за его пределами подрядчиками SpaceX при строительстве Гейтвеев. В документе указаны основные технические параметры антенны и приемопередатчика Гейтвея.


Contents

  • Gateway V3 Summary
  • System Specifications
  • RF Overview
  • Mechanical Overview
  • Gateway V3 Block Diagram
  • Gateway V3 Wiring Diagram
  • Gateway Grounding Diagram
  • Harmonized Shipping Codes (TBD)
  • Photographs

Gateway V3 Summary

  • The Starlink V3 Gateway is a fully integrated Ka antenna and motion platform, assembled into a weather resistant

enclosure ( radome ).

  • Gateways are custom steerable parabolic dishes that provide the high bandwidth data backhaul to our satellites.

Unlike the user terminals, the gateways are not placed at customers houses they are located behind fences at

telecom sites

  • The gateway is powered using 240VAC, 3 phase power and communicates to an external network switch through a fiber optic cable. An umbilical Ethernet connection is available for testing purposes, but will not be used in the field.

Inside the radome are heaters and a blower to control internal temperature (and humidity to some extent). Below is a simplified assembly level block diagram


System Specifications



RF Overview



  • The radiation pattern of the gateway is designed to be compliant with the

following specifications:

FCC 25.209

ITU S.580

  • The spectral mask of the gateway is designed to be compliant with the

following specifications:

ITU SM.1541

ITU SM.329

FCC 25.202

Mechanical Overview




Gateway V3 Block Diagram




Gateway V3 Wiring Diagram







Gateway Grounding Diagram




Photographs




Partial 1x9 Site Example




Partial 3x3 Site Example



Revision History

  • 07/08/2020: Added RF overview slides.
Подробнее..

Трансформер на Луне японцы планируют доставить мини-вездеход на спутник Земли в 2022 году

09.06.2021 08:18:01 | Автор: admin

О создании миниатюрного лунохода объявило Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) на своем сайте. Главная цель аппарата исследование лунной пыли. Непосредственной доставкой робота на поверхность Луны займется японская компания ispace с помощью посадочного модуля HAKUTO-R.

Почему трансформер?

Слово трансформер в названии заметки возможно и привлекает излишнее внимание, но все-таки более-менее соответствует действительности. В своем пресс-релизе специалисты JAXA рассказали, что изначально аппарат будет иметь сферическую форму, а после прибытия на луну трансформируется для передвижения по ее поверхности. Судя по опубликованным фото, луноход разделится на две половины, которые будут соединены осью.

Визуализация мини-лунохода. Источник: JAXAВизуализация мини-лунохода. Источник: JAXA

Официально такой подход объясняется экономией места, которое луноход займет в посадочном модуле, хотя габариты аппарата и так нельзя назвать большими 80 мм в диаметре при массе 250 грамм. Пока это ориентировочные характеристики, да и в принципе о техническом оснащении трансформера в анонсе нет практически ничего.

По замыслу создателей, луноход будет изучать поверхность Луны, состояние и локализацию пыли реголита под воздействием гравитации спутника. Плюс сам посадочный модуль также будет делать фото, которые вместе с информацией от трансформера отправятся на Землю. Эти данные будут использоваться при создании герметичного лунохода с экипажем, который JAXA вместе с Toyota анонсировали в конце прошлого лета о нем чуть позже.

Возможно, необходимость таких исследований связана со свойствами лунной пыли, которая может принести немало проблем как людям, которые высадятся на спутник, так и технике. Все дело в форме мелких частиц: на Луне нет воды и ветра, которые могли бы сточить острые края песчинок и сделать их относительно безопасными и похожими на земную пыль. Еще астронавты Аполлона испытали на себе всю прелесть лунного песка, который оседал на любых поверхностях и их практически невозможно было полностью очистить. При воздействии на слизистые глаз и носа, лунная пыль вызывала покраснения, ухудшения дыхания, кашель и другие неприятные последствия.

Данные, который передаст мини-луноход помогут обосновать решения, которые будут использоваться при создании герметичного ровера для людей на Луне. Как конкретно эта миссия поможет сконструировать вездеход узнать получится не очень скоро первая экспедиция ориентировочно состоится в 2030 году.

Примечательно, что разработка трансформера началась JAXA совместно с компанией TOMY, которая является одним из ведущих производителей игрушек для лунохода использовались технологии миниатюризации TOMY. В 2019 году к разработке подключилась компания Sony, а в 2021 специалисты из Университета Дошиша.

Модуль HAKUTO-R в представлении художника. Источник: ispaceМодуль HAKUTO-R в представлении художника. Источник: ispace

Трансформера на поверхность луны доставит японская компания ispace с помощью модуля HAKUTO-R. Причем на борту будет еще один луноход под названием Rashid детище ученых из ОАЭ. Если все пройдет успешно, ОАЭ и Япония вступят в своеобразный лунный клуб пока доставить на поверхность спутника свои аппараты удалось СССР, США и Китаю.

Немного о Toyota Lunar Cruiser

В названии, конечно же, отсылка к одному из самых популярных внедорожников Toyota Land Cruiser. Из технических характеристик пока известно немного. Габариты: длина 6,0 м; ширина 5,2 м; высота 3,8 м. В распоряжении экипажа будет 13 кв. метров площади внутри. Рассчитан ровер на двоих, но в случае аварийной ситуации сможет принять на борт четыре человека. Запас хода составит 10 000 км внушительная цифра, которая практически равна длине лунного экватора.

Lunar Cruiser будет полностью герметичен и оснащен системой жизнеобеспечения внутри астронавты смогут находится без скафандров. Учитывая теоретический запас хода, на вездеходе можно будет предпринимать серьезные экспедиции. По словам представителей Toyota, аппарат окажется незаменим при колонизации Луны с его помощью можно будет вести исследования полюсов для поиска воды и других частей Луны на предмет полезных ресурсов.

Силовая установка ровера будет работать на топливных элементах. Еще одним источником энергии станет выдвижная солнечная панель. Если у вас есть лишние 3 минуты, то на видео можно полюбоваться видами Lunar Cruiser:

Toyota не единственный автогигант, который нацелен на космос. В мае о сотрудничестве объявили Lockheed Martin и GM. Они совместно планируют создать лунный негерметичный вездеход, который в перспективе может использоваться в предстоящих миссиях Artemis. Пока луноход находится на ранней стадии проектирования.

P. S. У космических держав и не очень на Луну много планов и много амбиций. Начиная от США с Artemis и гипотетической станции России и Китая, заканчивая ОАЭ с первым марсоходом и даже Канадой, которая планирует отправить на спутник собственный вездеход. Учитывая, что многие проекты это пока только планы или идеи, возможно, рассчитывать на что-то грандиозное пока рано. Что из этого всего реализуется, а что нет, сможем увидеть своими глазами в ближайшие десятилетия совсем небольшой отрезок времени по космическим меркам.


Дата-центр ITSOFT размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Подробнее..

Перевод Космос, японские ученые и мыши решаем вопросы с искусственной гравитацией и космическими путешествиями

13.06.2021 18:05:09 | Автор: admin

С первых дней полета человека в космос стало ясно, что продолжительные путешествия в условиях отсутствия земной гравитации могут иметь весьма пагубные последствия для организма космонавта. Пребывание в условиях невесомости приводит к значительному уменьшению мышечной массы.

Изменения наступают очень быстро: из-за отсутствия силы тяжести, которой обычно противодействуют мышцы, они ослабевают всего за неделю. Особенно это актуально для мышц ног, спины и шеи. Во время космического полета ничего страшного не происходит, но вот после возвращения на Землю повышается риск получения травм. Что же делать?

К счастью, проблему легко решить при помощи выполнения разных физических упражнений на борту станции. Именно поэтому на космических станциях, начиная с Салюта-1, всегда есть тренажеры, поддерживающие мышечный тонус членов команды. Но даже при условии выполнения физических упражнений космонавты все равно возвращаются на Землю ослабленными.


Один из ранних концептов НАСА по созданию искусственной гравитации

На выполнение упражнений тратится драгоценное время, ведь каждый час, проведенный в космосе, это час, который стоит тратить на проведение научных исследований или обслуживание самой станции. Физкультура космонавтов на орбите становится в буквальном смысле золотой. Это, если так можно выразиться, самый дорогой тренажерный зал в мире.

Самый простой вариант для решения проблемы с мышцами космонавтов и физическими упражнениями создание искусственной гравитации на станции за счет центростремительной силы. В итоге все, что находится внутри как бы прилипнет к внутренней части корпуса. Другими словами, все объекты на станции и люди снова вернут свой вес полностью или частично. Но здесь возникает еще одна проблема для того, чтобы гравитация на корабле стала равной земной, сам корабль или станция должны быть очень большими, либо вращаться с очень большой скоростью.

На днях японские ученые из Университета Цукуба опубликовали статью, которая дает надежду на появление реальных систем искусственной гравитации на борту космических станций с экипажем. Специалисты из Японии провели серию экспериментов с мышами, результаты которых способствуют появлению того, что недавно было лишь уделом научной фантастики.

Несовершенный эксперимент


Вероятно самым интересном моментом этой работы является то, что ученые изначально не собирались изучать искусственную гравитацию. Они поставили задачу узнать больше о мышечной атрофии у млекопитающих на молекулярном уровне, поскольку это важно для длительных космических перелетов.

Обычно такие исследования заключались в отправке мышей на неделю или две, после чего их ткани сравнивались с контрольной группой грызунов, оставшихся на Земле. Но японцы решили, что такой эксперимент в корне ошибочен.

Почему? Когда есть контрольная и подопытная группа животных, условия их жизни должны быть аналогичными, за исключением фактора, который изучается. То есть мыши, отправившиеся на МКС и оставшиеся на Земле, должны были проводить время, получать питание, спать и т.п. одинаково. Исключение наличие или отсутствие гравитации, фактор, влияние которого изучается. Но создать такие равные условия для космических мышей невозможно, на орбите условия жизни в корне отличаются от земных.

Все начинается уже с полета в космос мыши, которые остаются на Земле, не испытывают перегрузок, на них не оказывают влияние и другие факторы, сопровождающие космических мышей. В космосе мыши будут жить в микромире с жизнеобеспечением со стороны соответствующих систем станции. При этом на них влияет космическое излучение станцию невозможно полностью изолировать. В конце своего срока пребывания на станции мышей снова отправляют на Землю, и в ходе этого путешествия грызуны подвергаются влиянию специфических факторов. А вот контрольная группа мышей все это время просидела в клетке где-то в лаборатории.

Наверное, какие-то из этих условий можно смоделировать и для контрольной группы, но в любом случае это будет недостаточно чистый эксперимент.

Что же делать?


Ответ все уже сделано. Японцы разработали установку, которая называется Multiple Artificial-gravity Research System (MARS). Это небольшая центрифуга с капсулами по краю, в которых живут мыши. Эта центрифуга вращается достаточно быстро, чтобы в условиях невесомости создать искусственную гравитацию, равную земной. При этом по краям находится лишь половина мышей. Вторая часть мышиной команды живет в нижней части устройства, где нет гравитации. Таким образом исследователи могут быть уверены в том, что все мыши в установке находятся в одинаковых условиях, за исключением такого фактора, как сила тяжести.


Контрольная и экспериментальная группа питаются одной и той же едой, пьют одну и ту же воду и дышат одним и тем же воздухом.

Эксперимент, как оказалось, проводился еще в 2016 году, а результаты его опубликованы лишь сейчас. В очередной раз удалось подтвердить, что потеря мышечной массы в условиях микрогравитации сильнее, чем в условиях земной силы тяжести. Здесь нет сюрпризов. Но попутно выяснилось, что экспрессия мышечного гена различается у животных контрольной и экспериментальной групп. И это убедительное свидетельство того, что это изменение вызвано отсутствием гравитации, а не космическим излучением, как считалось ранее.

Кроме того, подтвердилась и возможность моделирования силы тяжести путем вращения системы с животными внутри. Результаты эксперимента соответствуют предположениям ученых. В дальнейшем потребуются новые исследования, но уже сейчас доказано, что вращение космического корабля/станции на протяжении всего космического путешествия предотвращает потерю мышечной массы, и продолжительные физические упражнения в этом случае не требуются.

Что дальше?


Ученые планируют провести несколько экспериментов по моделированию силы тяжести Луны или Марса это позволит выяснить, что происходит с организмами животных в таких условиях. Ну а после изучения результатов этих экспериментов можно будет и понять, что случится с человеком, живущим на Луне или Марсе.

А это уже критически важная информация, которая нужна для продолжения освоения космоса человеком создания форпоста человечества на Луне, Марсе и, возможно, где-то еще. Пока все, что мы знаем о влиянии лунной гравитации результаты, полученные астронавтами, побывавшими на Луне. Что происходит на протяжении месяцев или даже лет, проведенных в таких условиях, мы не знаем.

Еще хотелось бы знать, как влияет частичная гравитация на процесс атрофии мышц. Возможно, орбитальную станцию и не нужно раскручивать до скорости, позволяющей получить 1G. Может быть, хватит и 0,5 или даже 0,3 G. Пока мы можем лишь предполагать. Японские ученые, вероятно, вскоре смогут дать четкий ответ на все эти вопросы.

Подробнее..

Космодром Восточный. Ракета на старте. Пуск спутников OneWeb

17.06.2021 06:04:26 | Автор: admin

Вторая часть репортажа о поездке на космодром "Восточный". Здесь мы посмотрим на ракету "Союз" в стартовом сооружении, пройдемся по унифицированному техническому комплексу и посмотрим на пуск.

Вид на ракету-носитель "Союз" снизуВид на ракету-носитель "Союз" снизу

Наиболее полно ощущение присутствия передает 360 видео.

Мы попали на космодром после вывоза, ракета уже установлена в стартовом сооружении, над которым сейчас стоит мобильная башня обслуживания. Ракета еще не заправлена, но перед башней стоит заправщик перекиси водорода. Она используется как рабочее тело для привода турбонасосов - разлагается на катализаторе, превращается в горячий парогаз и крутит турбину, стоящую на одном валу с насосами, качающими горючее и окислитель в камеру сгорания.

Особенностью семейства ракет-носителей "Союз" является то, что они устанавливаются в стартовое сооружение за середину. Это изящное технологическое решение, при котором нагрузки на стоящую на старте и летящую ракеты получаются очень близкими. Также самую широкую часть, хвостовую, убрали под стартовое сооружение, снизив ветровую нагрузку.

Район крепления более крупным планом. Синее - фермы-опоры, желтое - подвижные фермы обслуживания, они крепятся на башне и отводятся перед тем, как башня отъезжает за час до пуска.

К ракете подведено множество коммуникаций - заправочные и прочие. Серая труба с выступами в самом низу кадра - система эжекции. Во время пуска в нее подается сжатый газ, из-за чего после пуска старт почти не приходится подкрашивать.

Серый металлический шланг вдоль фермы-опоры - система дренажа кислорода. Жидкий кислород постоянно испаряется из баков заправленной ракеты, и, поскольку башня обслуживания закрытая, испарения дренируют наружу, чтобы не создалось опасной концентрации кислорода в замкнутом объеме. Но вообще закрытая башня обслуживания имеет больше плюсов, нежели минусов. Главный из них - удобство работы людей, укрытых от холода, осадков и ветра.

Смотрим вдоль фермы-опоры, в ней есть лаз.

Белые цилиндры - "укротитель гравитации" или, по-простому, противовес. Когда ракета при старте поднимается на 49 миллиметров, клыки ферм-опор выходят из карманов, и фермы-опоры откидываются сами по себе без каких-либо моторов.

Выходим наружу. Вот одна из четырех тележек, на которых передвигается башня обслуживания. У тележек есть основные и резервные моторы, которые обеспечивают скорость движения до 12 метров в минуту.

Совсем рядом со стартом притаился один из автоматических пожарных гидрантов.

Спускаемся на минус третий этаж и оказываемся в нише кабины обслуживания. Перед пуском кабина складывается и отъезжает по рельсам ближе к нам. Защитная обшивка (серое в нижней части кабины) закрывает проем и защищает кабину обслуживания от вырывающегося из дюз пламени с температурой более 2000С.

Поднимаемся в кабину обслуживания и оказываемся прямо под ракетой. Двигатели закрыты красными защитными кожухами.

Один из четырех боковых блоков первой ступени. На нем 4 больших маршевых камеры сгорания и 2 маленьких подвижных рулевых, собранные в один двигатель РД-107. На центральном блоке (второй ступени) стоит двигатель РД-108, имеющий 4 маршевых и 4 рулевых камеры сгорания.

Отлично виден обтекатель, внутри которого поворачивается рулевая камера сгорания.

Черное справа - удерживающие хвостовую часть ракеты устройства. Белое прямо по центру, к которому подведен белый провод, - один из датчиков, формирующих сигнал "контакт подъема".

Поднимаемся обратно на поверхность. Любопытная конструкция - стопор для мобильной башни обслуживания.

Перемещаемся на унифицированный технический комплекс, из которого собранная ракета отправилась на старт. На входе под стеклом стоит аэродинамический руль с первого пуска с Восточного и привезенный из тех же районов падения рулевой двигатель бокового блока.

В монтажно-испытательном комплексе (МИК) ракет-носителей заканчиваются работы по размещению оборудования после вывоза ракеты - можно заметить, что у одного из кранов опущен крюк. Слева стоят собранные в один поезд передвижной агрегат термостатирования и транспортно-установочный агрегат. Справа в чехлах расположились детали ракет-носителей "Союз".

Учебный стенд стыковки боковых блоков к центральному.

К стене прижато оборудование рабочего места ракеты-носителя "Союз". В этой части ангара уже скоро его начнут заменять на рабочее место для "Ангары", места и оборудования для работы с "Союзом" в одной части МИКа и "Ангарой" в другой хватит.

Удобно, когда практически у всего есть табличка с подписью. Вот это вот, например, - "комплект механо-технологического оборудования 373СМ82".

Трансбордерная галерея соединяет все три ангара - МИК ракет-носителей, МИК космических аппаратов и разгонных блоков, а также склад блоков.

Переходим в склад блоков. Здесь ведутся работы по монтажу барокамеры диаметром 9 метров для пилотируемого корабля "Орел".

Монтаж основных деталей почти закончен, прорезаются технологические отверстия.

Рядом стоят контейнеры, в которых на космодром приехали 36 спутников OneWeb.

Изначально пуск должен был состояться 27 мая. Но по техническим причинам его перенесли на резервную дату спустя сутки. К счастью, наши билеты обратно еще давали шанс посмотреть на вторую попытку. На фото выше следящий телескоп с камерами для съемки улетающей ракеты.

Ночь, идет дождь, от старта до нашей наблюдательной площадки два километра, поэтому надежды заснять хоть что-то у меня тают.

Но вот звучат команды "Пуск!", "Зажигание!", "Предварительная!", "Промежуточная!", "Главная!", "Подъем!" И ракета отрывается от земли. На фото первые мгновения ее полета, фермы-опоры уже разошлись в стороны, ракета уже летит, но пламя двигателей еще под стартовым столом и не засвечивает кадр.

Масса ракеты в примерно 300 тонн и тяга двигателей в районе 450 тонн - это умозрительные цифры и слова. А вот зрелище факела от двигателей, который заметно больше ракеты, и, кажется, в высоту имеет градусов сорок (неужели мои глаза превратились на время в бинокль?) - это яркий опыт. Ракета летит вежливо, она не оглушает и не ослепляет, но на несколько секунд ночь превращается в день, а грудная клетка отчетливо дрожит от звуковых волн. Еще через несколько мгновений полностью засвеченное небо гаснет - ракета пробила несколько уровней облачности, и ее свет уже никак не доходит до нас. И тут ты слышишь по громкой трансляции "шестьдесят". Вот оно, волшебство века технологии - тебе кажется, что прошло всего несколько мгновений после старта, а равнодушные приборы фиксируют, что полет продолжается уже целую минуту.

Едем на старт. Здесь парит израсходованная больше чем наполовину цистерна какого-то сжиженного газа.

Стартовое сооружение после пуска. Фермы-опоры раскрыты в момент старта, кабель-мачта отведена за несколько минут до, мобильная башня обслуживания отъехала за час до запуска.

Ракета-носитель отработала благополучно, очередь за разгонным блоком "Фрегат". Люди, которые готовили ракету и пуск, уже могут праздновать. Идет торжественное построение и вручение памятных подарков.

Нам пора в обратную дорогу. Уже потом придет подтверждение, что пуск прошел успешно, 36 спутников OneWeb выведены на заданную орбиту. В общем, это было круто. Надеюсь, после пандемии Роскосмос будет развивать туризм, возможность посмотреть на пуск ракеты, почувствовать на себе ее вежливую мощь - это уникальный и очень классный опыт, который стоит получить в своей жизни.

Благодарю Роскосмос за приглашение на пресс-тур.

Подробнее..

Залпы на орбите. Оборонительная установка Р-23М

18.06.2021 16:08:17 | Автор: admin
Так вышло, что развитию космонавтики мы обязаны военным программам США, СССР, Германии. Сперва это было просто желание закинуть бомбу подальше да потяжелее, а потом, со взрывным ростом космических технологий в конце 50-х 60-х годах, появились идеи вывода на орбиту самых разных видов вооружения. В том числе это были боевые и разведывательные станции, спутники и ракетопланы. Холодная война подталкивала противоборствующие стороны ко всё более и более сложным системам, ведь выводимое тогда на орбиту оружие было неуязвимо для имевшихся зенитных и авиационных ракет. Но стоимость развёртывания образцов доходила до таких космических значений, что СССР и США решили от греха подальше подписать Договор о космосе, ибо бюджеты не потянули бы гонку.

И как заключительный акт этой истории, 24 января 1975 года советская станция Салют-3 затряслась от длинной очереди из своей оборонительной установки.

И всё-таки, зачем нужна была пушка на орбитальной станции, тем более стрельбы были аж через 8 лет после подписания Договора о космосе? Идея орбитальных пилотируемых станций (ОПС) родилась ещё в начале 60-х, когда разведывательные спутники у нас только начинали развитие и были далеки от совершенства. Пилотируемая станция могла снять гораздо больше, причём выборочно, не тратя драгоценную плёнку на пустые районы. Также предполагалось оснастить станцию уникальным фотоаппаратом с диаметром зеркала около 2 м. В это же время в США активно развивались ракетопланы (X-15, X-20), а неказистые с виду Джемини могли активно маневрировать.


Аэрокосмический пилотируемый ракетоплан Boeing X-20 DYNA-SOAR

Стыковки и выходы в открытый космос для астронавтов стали делом привычным. Мало того, разведка донесла о работах над спутниками-инспекторами и перехватчиками. Терять драгоценную станцию, высококвалифицированных космонавтов и технологии не хотелось. Потому было решено вооружить станцию.


Нил Армстронг после первого полёта на North American X-15 30 ноября 1960

Огнестрельное оружие было выбрано не случайно. На время старта работ ракеты воздух-воздух были ещё далеки от совершенства и у нас в стране не считались оружием победы. Начавшаяся чуть позже война во Вьетнаме всё-таки показала, что ракеты нужны и желательно побольше, но и эксплуатация ранних Фантомов показала, что пушки всё-таки тоже нужны. Кроме капризности при размещения ракет на станции прибавлялись и другие минусы большая масса, необходимость сложной системы наведения, основанной на мощных РЛС, которые опять же много весили и требовали мощный источник питания с серьёзной системой охлаждения. Предлагалось энергетическое оружие, но на 60-е это было за гранью фантастики. Автопушка же обладала достаточно невысокой массой, возможностью нести серьёзный боекомплект, а для поражения ракетоплана было достаточно одного попадания и тот, даже если переживёт его на орбите, не сможет вернуться на Землю. Крайне низкая плотность атмосферы на орбите позволяла снарядам долгое время не терять скорость и, соответственно, свою поражающую способность. Конечно, были минусы в виде необходимости компенсации отдачи и малой прицельной дальности. С первым решили бороться компенсирующей работой двигателей, а со вторым смирились. Для основы будущей оборонительной установки взяли авиационную 23-мм пушка Рихтера Р-23 от огнестрельного комплекса бомбардировщика Ту-22.


дальний тяжёлый сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22




23-мм автоматическая пушка Р-23

Весила она 58,5 кг и имела огромную для одноствольной конструкции скорострельность до 2500 выстрелов в минуту. То есть для создания равной с Р-23 плотности огня потребовалось бы три обычных авиапушки НР-23 весом 38 кг каждая. Этого удалось добиться барабанной схемой (часто ещё называют револьверной), когда на один ствол приходится несколько патронников. Это позволяет проводить сразу несколько операций досылание, запирание ствола, выстрел, отпирание и экстракция гильзы. Автоматика пушки работала аж от трёх (!) газовых поршней. первый производил экстракцию гильзы вперёд, второй досылал патрон, третий поворачивал барабан. Чтобы уменьшить длину системы, досылание патрона происходило спереди, что накладывало ограничения на боеприпас и не позволяло использовать уже выпускающиеся серийно.





Особенности заряжания и огромные нагрузки на боеприпас (при заряжании скорость доходила до 25 м/с, а экстрагированная гильза летела 40 м/с) потребовали создать крайне тяжёлый патрон 23х260 мм. Он весил 509 г против 320 г у привычного 23х115 мм. Начальная скорость ОФС 850 м/с, ради чего достаточно короткоствольной пушке потребовался мощный заряд в 67 грамм. Стальная толстостенная гильза вмещала в себя и заряд, и снаряд, как у современных телескопических боеприпасов. Масса боекомплекта оборонительной установки Ту-22 была аж на полтонны больше, чем если бы использовали предлагавшуюся АМ-23. Известный ныне конструктор Грязев писал, что система пушка-патрон получилась просто безумно дорогой. Были проблемы с надёжностью. Вот так Р-23 на земле осталась уникальным вооружением Ту-22.


Устройство патрона 23х260


Он же собственной персоной

Разработка орбитального варианта Р-23 началась в середине 60-х (хотя зачастую указывают начало 70-х). Тут сразу стоит сказать, что доступной официальной информации по системе очень мало и многое было неизвестно до видеоролика Военной приёмки Пуля не дура. Или шесть рекордов русских оружейников. В довольно серьёзных книгах рисовали модели чего-то с длинным и тонким стволом, что отличалось от базовой модели. Некоторые указывали, что за основу брали не Р-23, а НР-23 (но тут скорее ошибка из-за того, что в созданием Р-23М руководил Нудельман). По сети гуляли мутные фотографии из запасников Точмаша, по которым умельцы сделали довольно известные 3D-модели, но были и сомневающиеся, что изделие является именно космической пушкой и доверяли книжным рисункам. Обратимся к физике при огромной скорострельности Р-23 ствол должен либо иметь феноменальное охлаждение, либо быть весьма массивным, что и выбрал Рихтер. На орбите же проблемы с длинным и тонким стволом увеличатся это и размещение в ограниченном объеме и охлаждение, с которым в космосе очень большие проблемы передача тепла может производиться фактически только за счёт излучения, тогда как на Земле львиная доля приходится на взаимодействие частиц. Это же ограничивает применение энергетического оружия мало того, что надо найти источник энергии, так избыточное тепло надо куда-то деть.


Фото реальной Р-23М


Одно из первых доступных фото Р-23М


Это выдавали за Р-23М в 90-х 00-х

Из самого интересного, что узнали из Военной приёмки это то, что царь-то не настоящий пушка вовсе не пушка, а крупнокалиберный пулемёт калибра 14,5 мм. Оно и понятно на станции важен каждый грамм, а таскать хотя бы 300 снарядов массой по полкилограмма и из разведывательной станции получится жирный истребитель спутников. В видео замтехдиректора Точмаша Валерий Макеев указал массу пулемёта (будем уж точны и назовём вещи своими именами) в 17 кг, что гораздо легче 58 кг Р-23. Зато выросла скорострельность аж 5000 в/мин (ранее указывалось 800-950 в/мин)! Для одноствольной системы это просто фантастическая цифра. Её достигали ещё при разработке Р-23, но, опять же, сделав на базе пушки пулемёт. Правда, тогда после первой же очереди ствол сгорел. Вполне возможно, это была не отдельная разработка, а как раз первые образцы Р-23М. Получившийся новый патрон достаточно небольшой и, судя по всему, обладает латунной, а не стальной, как у 23х260, гильзой, что также снижает массу. Пули, небольшие, тупоносые. Из-за особенностей заряжания, как и у предка, донце находится на сужающемся конце гильзы. Какой боекомплект был неизвестно, но судя по патронному коробу явно невелик.


Патронная лента к Р-23М

Пулемёт, в составе установки Щит-1, неподвижно монтировался в корпусе станции. Для наведения надо было ворочать всю станцию целиком. Сделано это для одного компенсировать отдачу работой 2 ЖРД коррекции по 400 кгс тяги и 16 ЖРД жёсткой ориентации по 20 кгс. ОПС Алмаз должен был иметь массу 17,8 т (для сравнения, транспортный корабль снабжения ТКС имел стартовую массу 21 т) и стрельба из крупнокалиберного пулемёта с дикой скорострельностью вполне могла увести с целевой орбиты. То есть, возможность стрельбы ограничивалась не только боекомплектом, но и запасом топлива. В конце жизненного цикла станции, после многочисленных корректировок орбиты, вполне могло статься, что станция будет беззащитной. Стрельбу можно было вести как в ручном режиме с центра контроля полёта и управления станцией, так и дистанционном, с Земли. Из-за характерной конструкции панорамного-обзорного устройства и перископа кругового обзора Сокол обстановка напоминала место наводчика танка.


Центр контроля полёта и управления станциями типа Алмаз

В свой полёт с первой и последней стрельбой Р-23М отправилась в составе Алмаз-2 (он же Салют-3) 26 июня 1974 года. К ней были отправлены две экспедиции на кораблях Союз-14 (с 3 по 19 июля 74-го, экипаж Павел Попович и Юрий Артюхин) и Союз-15 (с 26 по 28 августа, экипаж Геннадий Сарафанов, Лев Дёмин, из-за поломки системы стыковки Игла пришлось возвращаться ни с чем). Срок жизни станции подошёл к концу в 75-ом. 24 января 1975 года её вывели на орбиту захоронения. Тогда и была дана тестовая очередь из 20 выстрелов. Больше оружия на станции не ставили американцы так и не создали орбитальных истребителей, а пулемёт всё-таки был слабой защитой, если перехватчики всё-таки создали бы развитие авиационных ракет сделало стрелковое оружие вторичным.


Салют-3 на Байконуре

Источники
Первушин А. Звёздные войны. Американская Республика против Советской Империи. 2005.

Афанасьев И. Мировая пилотируемая космонавтика. История. Техника. Люди. 2005.

Первушин А. Опасный Полёт и боевые Космосы. Warspot, 2020.

Материалы форума www.russianarms.ru.

Первушин А. Первая орбитальная станция: как Алмаз стал Салютом. Warspot, 2019.

Авиационная пушка Р-23 материал почившего ресурса dogswar: www.dogswar.ru/oborydovanie/75-oborydovanie/17.

Морозов В., Обухович В., Сидоренко С. и др. Энциклопедия современной военной авиации 1945-2002. 2005.

Военная приёмка. Пуля не дура. Или шесть рекордов русских оружейников.



Автор: Алексей Борзенков



Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Странник VIPER как сконструирован планетоход и что он будет делать на Луне

21.06.2021 14:12:41 | Автор: admin
Обложка к комиксу Weird science. 50-годы

NASA разрабатывает планетоход VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover), который будет искать и составлять карту залежей воды на Луне. VIPER планируют доставить на поверхность Луны уже к концу 2023 года. Исследовательский центр Эймса отвечает за управление работой планетохода, разработку его программного обеспечения и систем контроля. Оборудованием занимается космический центр Джонсона, научными инструментами исследовательский центр Эймса и космический центр Кеннеди. Компания Astrobotic из Питтсбурга выиграла контракт на запуск, транспортировку и доставку планетохода на поверхность Луны. По данным NASA, общие затраты на разработку миссии составляют $433,5 млн долларов.

Ключевые факты



  • Способ доставки на Луну: ракета-носитель и посадочный модуль;
  • Продолжительность полета: 100 земных дней.
  • Высадка планетохода должна осуществиться на Луне в начале летнего сезона на Южном полюсе, в самые продолжительные периоды солнечного света, чтобы было легче поддерживать работу ровера.

Задачи планетохода VIPER


В ближайшие годы в NASA намерены вновь отправлять людей на Луну (программа Артемида). Целью миссии планетохода является сбор данных, которые помогут составить дальнейшие планы по постройке баз на Луне. В лунных полярных регионах большое количество водяного льда. Его наличие связано с осевым наклоном Луны, который обеспечивает постоянное затенение полярных областей, а отсутствие прямых солнечных лучей не позволяет льду сублимироваться в кислород и газообразный водород. Лед будет необходим для жизни человека на Луне. Он будет использоваться для всего питья, орошения, производства газообразного кислорода и водородного топлива.

Оказавшись на Луне, VIPER будет собирать пробы различных почвенных сред для создания глобальных карт водных ресурсов Луны, которые пригодятся при постройке баз. Планетоход поможет ответить на вопросы о том, где находится вода, насколько глубоко и в каком количестве.

Что мы знаем о конструкции планетохода VIPER



Ровер оснащен:

  • системой спектрометров NIRVSS, NSS (будет использоваться для выявления воды под поверхностью);
  • инструментами для наблюдения за лунными операциями с масс-спектрометром MSolo;
  • буровой установкой TRIDENT (длина бура 1 м) для изучения новой местности, получения и последующего анализа образцов почвы;
  • аккумулятором на солнечной батарее (максимальная мощность 450 Вт);
  • четырьмя колесами.

Параметры VIPER:

  • Размер 1,5 м х 1,5 м х 2,5 м,
  • Вес 430 кг;
  • Максимальная скорость 0,8 км/ч;
  • Шаг от 4 до 8 метров (в зависимости от указаний диспетчеров миссии на Земле).

Поскольку на данный момент неизвестно, какой будет почва в полярных регионах Луны твердой или рыхлой, планетоход отличается беспрецедентной маневренностью и проходимостью. VIPER может двигаться вбок и по диагонали, вращаться по кругу двигаться в любом направлении. Если он встретит на своем пути мягкую почву, он даже сможет ходить колесами, независимо перемещая каждое колесо, чтобы освободиться от грунта.

Сильные колебания света и темноты на полюсах Луны создают очень длинные и быстро движущиеся тени. VIPER, работающий на солнечной энергии, должен отступать от надвигающихся теней, поскольку он ищет подходящую территорию для забора материалы, поддерживая связь с Землей. Периоды темноты будут долгими, около одной земной недели, поэтому планетоход будет парковаться на возвышенностях, чтобы сократить простой до 4 дней. Данные факторы усложняют планирование и построение маршрута планетохода.

Также VIPER первый планетоход NASA с фарами, так как он будет исследовать темные кратеры, куда не проникает солнечный свет. Исследования, проведенные в прошлом году, показали, что вода находится по всей Луне, включая участки, подверженные прямому солнечному свету, и в специальных карманах на поверхности, называемых холодными ловушками, которые постоянно находятся в темноте. Многие из этих холодных ловушек находятся в ударных кратерах, что делает их интересными объектами для исследования.

Предшественники планетохода VIPER


В настоящее время планетоходы запускаются на Луну и Марс. Некоторые планетоходы были сконструированы для перемещения членов экипажа космической экспедиции, другие были исследовательскими аппаратами дистанционно управляемыми роботами. Планетоход должен обладать стойкостью к перегрузкам, низким и высоким температурам, давлению, пылевому загрязнению, химической коррозии, космическому излучению. Также ему важно сохранять работоспособность без ремонта в течение необходимого для исследований времени.

Давайте вспомним планетоходы, которые уже побывали на других планетах.

Луноходы:

  1. Луноход-1 (1970, СССР) первый в мире планетоход, успешно работавший на поверхности Луны;
  2. Лунные автомобили программы Аполлон (1971-1972 гг., США) использовались для обеспечения большей подвижности экипажей Аполлон -15, 16, 17;
  3. Луноход-2 (1973, СССР) предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фото- и телесъемки Луны, проведения экспериментов;
  4. Yutu (2013, КНР) первый китайский луноход. После 40 дней работы потерял подвижность и продолжил работу в стационарном режиме;
  5. Yutu-2 (2019, КНР) первый в мире луноход, изучавший обратную сторону Луны;
  6. Прагъям (2019, Индия) разбился о поверхность Луны в результате неудачной посадки.

Марсоходы:

  1. ПрОП-М (1971, СССР) название двух первых в мире марсоходов, которые достигли поверхности Марса, но так и не начали работу;
  2. Sojourner (1997, США) первый работающий марсоход, передал 550 фотографий и более 15 раз провел химический анализ марсианских камней и грунта;
  3. Spirit (2004, США) первый из двух запущенных марсоходов, в рамках проекта Mars Exploration Rover. Осуществлял анализ геологических пород. В 2009 году марсоход застрял в песчаной дюне.
  4. Opportunity (2004, США) второй марсоход проекта Mars Exploration Rover. В конце апреля 2010 года продолжительность миссии достигла 2246 солов ( марсианские сутки 24 часа 39 минут 35,24409 секунды), что сделало ее самой длительной марсианской операцией. В 2019 году миссия была официально завершена.
  5. Curiosity (2012, США) автономная химическая лаборатория, работает в настоящее время, проводит полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы;
  6. Perseverance (2021, США) разработан для исследования кратера Езеро. Марсоход впервые переработал углекислый газ из атмосферы Марса в кислород;
  7. Zhurong (2021, КНР) первый китайский марсоход, приземлившийся на планете. В его задачи входит картирование структуры планеты, изучение характеристик поверхностного слоя и распределения водяного льда в нем, анализ состава материалов поверхности, измерение параметров ионосферы планеты, электромагнитного и гравитационного полей и получение информации о климате.

Подробнее..

Планы на Луну от убежища до дата-центра

31.05.2021 00:23:47 | Автор: admin

Мы живем в удивительное время: вещи, которые еще пару десятков лет назад казались фантастической чушью или вообще не забредали в пытливые умы, теперь стали реальны. Судите сами: квантовые компьютеры уже в ближайшее время окончательно покинут пределы тестовых лабораторий, марсианское небо рассекает дрон-вертолет, а космические державы всего мира разрабатывают лунные миссии.

Как раз об этом мы поговорим под катом: лунный ЦОД, проекты по поддержанию жизни на Луне и пилотируемый облет Луны в рамках миссии Artemis.

 NASA NASA

Thales Alenia: 16 концептов для жизни человека на Луне

Совсем недавно, в апреле 2021 года компания Thales Alenia Space выиграла контракт Итальянского Космического Агентства (ASI) на проведение технико-экономического обоснования 16 концепт-проектов по поддержке присутствия человека на Луне в рамках программы NASA Artemis. Эти исследования могут лечь в основу общего плана ASI на участие в мировых лунных программах.

В числе прочего интерес ученых вызывает проект Shelter. Он будет представлять из себя герметичный модуль, размещенный на лунной поверхности. Астронавты смогут пользоваться им в чрезвычайных ситуациях и в качестве отправной точки для исследования поверхности Луны.

К участию в исследованиях Thales Alenia Space планирует привлечь множество итальянских компаний, как уже имеющих космический опыт, так и молодых, которым только предстоит раскрыть свой потенциал.

Применяя подход взаимообмена [информацией и ресурсами], Thales Alenia Space будет координировать всех своих партнеров в рамках проведения всестороннего анализа требований для поддержания жизни человека на Луне и исследования Луны в соответствии со стратегическим видением итальянского космического агентства.

По словам Массимо Компарини, генерального директора Thales Alenia Space, инновации это ключ в Thales Alenia Space к повышению конкурентоспособности при решении новых задач. Выигранный контракт является прекрасным примером того, как развитие перспективных технологий может усилить синергию и стимулировать вклад других секторов [науки и частного бизнеса].

Thales Alenia Space также возьмется за изготовление модулей для лунной космической станции Gateway, ключевого элемента программы Artemis NASA. Планируется, что на лунной орбитальной станции разместят жилые модули, модули материально-технического снабжения, роботизированный манипулятор и стыковочные модули. Она не будет предназначена для постоянного пребывания космонавтов, но небольшие экипажи (до четырех человек) смогут жить на станции от одного до трех месяцев. Специалисты NASA считают, что такой опыт позволит лучше подготовиться к отправке первых людей на Марс, и Gateway будет играть ключевую роль в этом процессе.

Однако на этом планы TAS и NASA не заканчиваются.

Лунный дата-центр

Мы видели треш-ЦОДы, подводные, антарктические, замурованные в горную твердь дата-центры. Похоже, на Земле попросту закончились креативные локации, где было бы можно разместить ИТ-ресурсы. Некоторое время назад пальму первенства в этом вопросе удерживала компания Microsoft с подводным дата-центром Natick.

Специалисты TAS в рамках NASA Artemida также планируют разработать концепт лунного дата-центра. Они приводят следующие доводы о целесообразности этой затеи:

  • Место на Земле ограничено. Леса, поля, реки их можно будет сохранить, если удастся вывести ИТ-мощности за пределы нашей планеты.

  • На Луне проблема охлаждения серверов решается за счет естественно низкой температуры.

  • Проблема физической безопасности оборудования также отпадает сама собой (если не брать в расчет прочие, не связанные с человеческим фактором риски).

  • Помимо самого дата-центра на Луне понадобится построить сложную систему резервного копирования и восстановления. Таким образом планируется существенно снизить вероятность потери данных в случае ошибки.

Специалисты TAS объясняют, что будущим колонистам не обойтись без вычислительных мощностей, но использование земных ЦОДов неизменно приведет к проблемам из-за задержек при передаче сигнала. Именно поэтому дата-центр предлагается разместить прямо на Луне. Никакой информации о том, как будет выглядеть лунный ЦОД, пока нет это будет зависеть от задач, которые лягут на плечи внеземного дата-центра.

Если все пойдет по плану, лунный дата-центр введут в эксплуатацию уже в этом десятилетии, а сам объект станет частью LunaNet и будет подключаться к лунной сети Nokia.

На разговоры скептиков о том, что решение выглядит крайне дорогой авантюрой, которая может выйти из строя в любой момент, специалисты Thales Alenia Space отвечают так: взгляните на спутники, они вращаются на орбите уже не первое десятилетие и успешно справляются с задачами по вещанию, навигации и доступу в интернет!. По их словам, дата-центр на Луне только кажется сумасшедшей затеей. Всё покажут результаты более серьезных лунных миссий в рамках проекта Артемида (Artemis), а пока можно смело поддерживать, критиковать и обсуждать эту идею.

Туда и обратно: пилотируемый облет Луны

Пока Китайский микроспутник изучает обратную сторону Луны, NASA планирует запустить сразу два возвращаемых космических корабля. В рамках уже упомянутой миссии Artemis анонсирован запуск корабля Orion. Его цель достичь Луны, сделать облет и вернуться на Землю.

Если полет пройдет успешно, следующая фаза Artemis предусматривает уже пилотируемый полет на Луну, а первые высадки космонавтов на поверхность запланированы на 2024 год.

По словам главы NASA Джеймса Брайденстайна, все необходимые для осуществления миссии технические условия созданы, технологии постоянно дорабатываются, и задержек быть не должно. Через 3 года американский человек вернется на Луну.

Общее описание миссииОбщее описание миссии

Непосредственно строительство базы намечено на конец десятилетия. Прежде чем приступать к проекту, требуется провести огромное количество изысканий, включая геологические.

Распространение коронавируса нового типа, тем не менее, внесло свои коррективы: разработка ракеты-носителя SLS существенно замедлилась, и изначальные сроки сдвинулись почти на год.

На этом список лунных инициатив ближайшей декады не заканчивается. Если тема покажется Хабру интересной, мы подготовим цикл статей об ИТ-составляющей миссий и всём, что с ними связано. А пока остается надеяться, что всего через несколько лет выражения а-ля Ты что, с Луны свалился? или Привет лунатикам! потеряют комический подтекст и получат связь с действительностью.

Подробнее..

Перевод Генри Форд в космосе как стартап Phantom Space разрабатывает новую модель запусков

04.06.2021 12:23:32 | Автор: admin

Аэрокосмическая компания из Аризоны планирует производить достаточно ракет для запуска 100 миссий в год.

Представляем вашему вниманию перевод статьи Нила Пателя, которая вышла в MIT Technology Review 26 мая 2021 года. В центре внимания космическая аризонская мечта. Бывший соратник Илона Маска предлагает пересмотреть существующие экономические модели запусков и обещает новый виток конкуренции на орбите.

Колорадская компания Ursa Major тестирует двигатель модели Hadley, который будет установлен на ракете Phantom Daytona. Фото: Ursa MajorКолорадская компания Ursa Major тестирует двигатель модели Hadley, который будет установлен на ракете Phantom Daytona. Фото: Ursa Major

Джим Кантрелл называет себя интеллектуальным отцом бизнеса малых запусков. С ним трудно не согласиться. Когда Илон Маск основал SpaceX в 2002 году, Кантрелл стал первым вице-президентом компании по развитию бизнеса. Его опыт имел решающее значение при разработке Falcon 1, первой ракеты SpaceX.

Позднее Кантрелл основал компанию Strategic Space Development (известную как StratSpace), которая занималась миссией NASA OSIRIS-REx к астероиду Бенну и демонстрацией технологии солнечного паруса в космосе для американского Планетарного общества. Он был соучредителем и техническим директором Moon Express. Эта компания собирается в один прекрасный день добывать ресурсы на Луне.

Кантрелл хорошо разбирается в опасностях отрасли, где неудачи бывают буквально взрывными. Moon Express вышла в финал Lunar X Prize, конкурса Google на посадку марсохода на Луну. Позднее конкурс отменили, а компания все еще не успела полететь в космос, не говоря уже о Луне.

Ракета скоро отправляется, осталось три места

Сейчас внимание Кантрелла сосредоточено на Phantom Space. За последние годы произошел взрыв популярности малых и сравнительно дешевых конструкций спутников. Множество новых пусковых стартапов стремятся воспользоваться преимуществами ситуации и строить ракеты, способные удовлетворить растущий спрос на запуск новой полезной нагрузки на орбиту. Phantom Space один из этих стартапов. Как это обычно бывает с Кантреллом, компания пытается добиться успеха, гребя против течения.

Одна из самых горячих тенденций в ракетостроении массовые совместные запуски. Клиенты покупают свободные места для своих космических аппаратов на ракетах среднего или большого размера с заданной датой вылета. Как правило, для заказчиков так дешевле доставлять грузы в космос, чем заказывать одиночный запуск. Запуск в космос 200-килограммовой нагрузки по райдшеринговой программе SpaceX обходится в 1 миллион долларов (всего ракета Falcon 9 может вывести 22 800 кг на низкую околоземную орбиту). 21 января компания осуществила особую миссию по совместному запуску и вывела на орбиту рекордные 143 спутника. В июне SpaceX выполняет аналогичный пуск. Космическая компания Rocket Lab долгое время сопротивлялась идее создания более крупных ракет, а в марте совершила неожиданный разворот и представила ракету Neutron, предназначенную для выполнения совместных запусков и конкуренции с Falcon 9.

Но райдшеринг Phantom не прельщает. Компания собирается занять свое место в космосе за счет массового производства небольших ракет, чтобы совершать сотни запусков в год. Мы хотим быть Генри Фордом в космосе, говорит Кантрелл. И придерживаемся противоположного взгляда на то, как будем развиваться. Подобно тому, как Генри Форд не заново изобретал машину, а способ ее создания, Phantom стремится переделывать не ракеты, а только их производство.

Каким образом? Когда SpaceX начала работать, цепочки поставок для аэрокосмических компаний, производящих орбитальные запуски, были вплетены в финансовую систему Министерства обороны США. Чтобы оставаться независимой, SpaceX решила производить все сама, полагаясь на состояние Маска и тонну инвестиций. Компания удерживалась на плаву, долгие годы работая в убыток. В результате долгосрочная игра окупилась.

Экономный подход к ракетостроению

Основатели Phantom решили, что им не нужно следовать примеру Маска. За последние пять лет цепочки поставок в аэрокосмической отрасли стали более гибкими и конкурентоспособными. Это значит, что Phantom может просто закупать нужные детали, а не строить все с нуля. Стартап покупает двигатели, напечатанные на 3D-принтере, у компании Ursa Major из Колорадо. Конструкция бортового компьютера лицензирована у НАСА, и в нем стоит плата BeagleBone Black. Некоторые дистрибьюторы продают ее за 50 долларов. Другие компоненты, такие как батареи и телеметрические системы, находятся через цепочку поставок противоракетной обороны.

Аналогия с Генри Фордом не ради красного словца, а модель для подражания. Соучредитель стартапа Майкл ДАнджело говорит, что автомобильный и ракетный бизнес следуют схожей кривой роста: удвоение производства приводит к экономии за счет масштаба, а также к большей эффективности и меньшему количеству производственных ошибок. Более того, компьютеры и мобильные устройства пошли по тому же пути. И он утверждает, что в настоящее время цепочки аэрокосмических поставок достаточно зрелы, чтобы обеспечить быстрое производство, которое хочет запустить Phantom.

Сейчас компания разрабатывает два типа ракет. Есть 18,7-метровая Daytona, которая должна выводить в космос около 450 килограммов аппаратуры. Ее можно считать крупной ракетой малого класса. По словам Кантрелла, анализ компании счел этот размер оптимальным для прибыльной деятельности. Затем идет 20,5-метровая Laguna, способная запускать полезную нагрузку до 1200 кг. Phantom разрабатывает версию Laguna с многоразовым ускорителем первой ступени, как у SpaceX Falcon 9. Процесс вертикальной посадки будет аналогичным.

Художественная визуализация ракеты Daytona. Изображение: Phantom SpaceХудожественная визуализация ракеты Daytona. Изображение: Phantom Space

Phantom Space надеется заполнить пустующую нишу на рынке. Хотя массовые совместные запуски относительно дешевы, но клиенты в меньшей степени контролируют ход миссии. Такая миссия, словно поезд, идет по фиксированному маршруту. Если вы хотите, чтобы ваш спутник двигался по другой орбите или по другой траектории, придется установить дорогостоящие маневровые двигатели, которые направят его туда. В противном случае вам придется изменить функцию аппарата и смириться с менее благоприятной орбитой, либо просто купить билет на другую миссию. И остается надеяться, что ваш спутник будет точно прилегать ко всем остальным грузам, с которыми его запускают эти рейсы всегда полностью забронированы.

Запуск небольшой ракеты может обойтись дороже, но возвращает контроль клиенту. Когда у вашей миссии конкретные требования например, заменить определенный спутник в группировке, запустить чувствительное оборудование или дорогостоящую техническую демонстрацию вам, вероятно, понадобится отдельный полет, а не совместный. Определенно есть интерес и спрос на эти запуски малых ракет, говорит Райан Мартино, инженер космических систем из Лаборатории космической динамики в Юте.

Кантрелл считает, что его стартап удовлетворит спрос без ущерба для бюджета. По его оценкам, со своим особым подходом компания может фактически предлагать запуск за треть цены модели массовых запусков.

Ближайшие планы Phantom Space: сосуществование со SpaceX

Но сначала компания должна, собственно, выйти в космос. Планируется, что Daytona совершит свой первый космический полет в 2023 году. По словам Кантрелла, обычно надежность первых четырех запусков новой ракеты составляет 50%. То есть в Phantom предполагают, что по крайней мере одна из его первых четырех миссий выйдет на орбиту. Недавно стартап арендовал у ВВС США стартовую площадку на базе Ванденберг в Калифорнии, а теперь ищет разрешение на запуск с мыса Канаверал во Флориде. Это важные шаги, Phantom действительно собирается совершать 100 запусков в год.

Phantom также хочет создавать спутники и стать универсальным центром обслуживания клиентов. Ключевой стороной бизнеса станет компания Кантрелла StratSpace, которую стартап приобрел на этой неделе. Компания работает над прототипами спутниковых группировок для клиентов и участвует в коммерчески финансируемой научной миссией стоимостью составляет 1,2 миллиарда долларов. Конкретные детали не будут разглашать нескольких месяцев. Вдобавок команда разрабатывает коммуникационную систему, которую называет Phantom Cloud. По сути, это ячеистая сеть, которую другие спутники могут использовать для связи друг с другом или с аппаратурой на поверхности планеты. Кантрелл называет это спутниковым интернетом в космосе.

На самом деле, Phantom совсем не обязательно побеждать SpaceX и крупных производителей ракет достаточно выстоять. По мере развития рынка малых пусков, я думаю, больше клиентов воспользуется этой возможностью, говорит Мартино. Маловероятно, что один метод станет доминирующим и вытеснит другой.

Сосуществование нормально, говорит Кантрелл: Мы признаем, что SpaceX великолепно разработала большую многоразовую космическую транспортную систему. Мы считаем, что это всего лишь одна из двух, или множества, фундаментально разных экономических систем в экосистеме космических перевозок. Он надеется, что Phantom станет первопроходцем в свой области.

Перевод: Александра Галяутдинова

Как вы считаете, ракета Phantom Space взлетит? Мы в Madrobots придерживаемся мнения, что еще один игрок на орбите это всегда плюс для развития аэрокосмической отрасли.

***

Для читателей Хабра в магазине гаджетов Madrobots действует скидка 5% на все продукты. И не надо ждать до 2023 года. Просто введите промокод: HABR

Подробнее..

Роберт Зубрин подледные поселения на Марсе

12.06.2021 16:15:59 | Автор: admin

Centauri Dreams,May 29, 2020

Терраформирование нового мира это захватывающая дух задача, о которой часто думают в связи с превращением Марса в благоприятную среду для поселенцев. Но есть менее сложные альтернативы для предоставления убежища для колонии. Как объясняет Роберт Зубрин в эссе ниже, покрытые льдом озера это вариант, который может предложить необходимые ресурсы для защиты колонистов от радиации.

Основатель Марсианского общества, автор нескольких книг и многочисленных статей, Зубрин является создателем концепции Mars Direct, которая предусматривает разведку с использованием современных и перспективных технологий. На этих страницах мы рассмотрели многие из его идей о межзвездных полетах, в том числе торможение с помощью паруса и концепцию ядерной ракеты с соленой водой.

В настоящее время у президента Pioneer Astronautics, недавно вышла из печати в издательстве Prometheus Books книга The Case for Space: How the Revolution in Spaceflight Opens Up a Future of Limitless Possibility(Как революция в космических полетах открывает будущее безграничных возможностей).

Аннотация

В данной статье рассматриваются возможности создания марсианских поселений под поверхностью покрытых льдом озер. В ней показано, что такие поселения обладают многими преимуществами, в том числе: способностью быстро создавать очень большие объемы пространства под давлением, всеобъемлющей радиационной защитой, высокоэффективным производством электроэнергии, регулированием температуры, наличием обильных ресурсов, отдыхом на свежем воздухе и созданием живой местной биосферы, поддерживающей потребности растущего населения в продуктах питания и среде обитания.

Введение

Роберт Зубрин.Photo by The Mars SocietyРоберт Зубрин.Photo by The Mars Society

На поверхности Марса есть много проблем для человеческого поселения. Атмосферное давление составляет всего около 1 процента от давления на Земле, что обусловливает необходимость в привычке к жизни в герметических помещениях, делает скафандры необходимыми для активного отдыха, и обеспечивает менее оптимальную защиту от космического излучения. По этим причинам предлагалось создать крупные подземные сооружения, сравнимые с системами городского метрополитена, чтобы обеспечить герметичные хорошо экранированные объемы для жилья человека [1]. Тем не менее, проблемы гражданского строительства при создании таких систем весьма сложны. Кроме того, пищу для таких поселений придется выращивать в теплицах, ограничивая их потенциальные площади и накладывая либо огромные требования к мощности, если они находятся под землей, либо создавая большие прозрачные герметичные структуры на поверхности. Вода доступна на поверхности Марса в виде льда или вечной мерзлоты. Эти материалы могут быть добыты, а продукт доставлен на базу, но логистика для этого, хотя и значительно превосходит все, что возможно на Луне, значительно менее удобна, чем прямой доступ к жидкой воде, возможный почти для всех человеческих поселений на Земле. В то время как на Марсе дневные температуры близки к 0C, ночные температуры падают до 90C, что создает проблемы для машин и теплиц на поверхности. Тем не менее, несмотря на низкие ночные температуры, эффективность ядерных реакторов снижается из-за необходимости отвода отработанного тепла в среду, близкую к вакууму.

Все эти трудности могут быть легко решены путем терраформирования планеты [2]. Однако это огромный проект, масштаб которого потребует серьезных усилий от марсианской цивилизации, которая должна будет достигнуть значительных размеров и промышленной мощи. По этой причине некоторые предложили идею пара-терраформирования [3], то есть перекрытия более ограниченной области Красной планеты, такой как Valles Marineris (Долина Маринера), и терраформирования именно этой части. Но строительство такой крыши само по себе было бы гораздо большим инженерным проектом, чем любой другой, сделанный в истории человечества. Однако на Марсе есть места, которые уже покрыты кровлей. Это заполненные льдом многочисленные кратеры планеты.

Создание озер на Марсе

В арктических и антарктических регионах Земли находятся многочисленные постоянно покрытые льдом или подледные озера [4]. Известно, что эти озера поддерживают активные микробные и планктонные экосистемы.

Большинство субарктических и озер умеренной широты зимой покрыты льдом, но многие члены их водных сообществ остаются очень активными, что хорошо известно рыбакам любителям зимней рыбалки.

Могут ли существовать на Марсе похожие, покрытые льдом озера?

На данный момент, похоже, что нет. Орбитальный аппарат ESA Mars Express обнаружил высокосоленую жидкую воду глубоко под землей на Марсе с помощью радиолокатора, проникающего сквозь землю, и такие среды представляют большой интерес для научных исследований с помощью бурения. Но чтобы быть полезными для заселения, нам нужны покрытые льдом озера, которые напрямую доступны с поверхности. На Марсе множество заполненных льдом кратеров. Однако это не озера, так как, будучи составленными из почти чистого водяного льда, они замерзли сверху донизу. Возможно ли исправить этот недостаток?

Я считаю, что это возможно. Давайте рассмотрим проблему на примере. Королев это заполненный льдом ударный кратер в четырехугольнике Mare Boreum на Марсе, расположенный на 73 северной широты и 165 восточной долготы (рис. 1). Его диаметр составляет 81,4 километра, и он содержит около 2200 кубических километров водяного льда, по объему аналогичного Большому Медвежьему озеру на севере Канады. Почему бы не использовать ядерный реактор, чтобы растопить воду подо льдом, чтобы создать огромное, покрытое льдом озеро?

Кратер Королева мог бы обеспечить ресурсами подледный город на Марсе. Photo by ESA/DLRКратер Королева мог бы обеспечить ресурсами подледный город на Марсе. Photo by ESA/DLR

Давайте посчитаем. Таяние льда при 0 С требует 334 кДж/кг. Нам нужно будет поставить это плюс еще 200 кДж/кг, при условии, что начальная температура льда равна -100 С, всего 534 кДж/кг. Плотность льда составляет 0,92 кг/литр, поэтому для таяния 1 кубического километра льда потребуется 4,9 x 1017 Дж, или 15,6 ГВт в год. Атомная электростанция мощностью 1 ГВт на Земле требует отвода около 3 ГВт выработанной тепловой энергии. Это также будет справедливо в случае электростанции, расположенной рядом с Королевым, поскольку она будет использовать ледяную воду, взятую в кратере, в качестве превосходной среды отвода тепла. С помощью 5 таких установок, используя как их отработанное тепло, так и рассеивание от их электрических систем, мы можем вытаивать кубический километр льда каждый год.

Средняя глубина Королева составляет 500 метров, что намного глубже, чем нам нужно. Таким образом, вместо того, чтобы пытаться растопить его полностью, оптимизированной стратегией может быть сосредоточение на прибрежных районах со средней глубиной, возможно, 40 метров. В этом случае каждый кубический километр растаявшего льда откроет 25 квадратных километров жидкого озера для заселения. В качестве альтернативы, мы могли бы просто выбрать меньший кратер с меньшей глубиной и растопить лед внизу, исключая ледяной покров на его поверхности.

Жилье в Марсианском озере

На Земле 10 метров воды создают одну атмосферу давления. Поскольку сила притяжения Марса составляет всего 38 процентов земной, потребуется 26 метров воды, чтобы создать такое же давление. Но так много давления не нужно. При высоте всего 10 метров воды у нас все равно будет 0,38 бар внешнего давления, или 5,6 фунта на кв.дюйм, что позволит создать атмосферу азота 3,6 фунтов/кв.дюйм, сопоставимую с использовавшейся на космической станции Skylab. Снижение содержания азота в атмосфере таким образом также может быть полезным, поскольку азот является лишь незначительной составляющей марсианской атмосферы, что затрудняет его получение на Марсе. Ограничение доли азота во вдыхаемом воздухе также облегчит путешествие в среды с более низким давлением без страха получить кессонную болезнь. Десять метров воды над подводной средой обитания также обеспечат защиту от космических лучей, эквивалентную той, которую обеспечивает атмосфера Земли на уровне моря.

Строительство мест обитания может быть сделано с использованием любых методов, используемых для подводных мест обитания на Земле. К ним относятся закрытые сосуды под давлением, такие как подводные лодки, или системы с открытым днищем, такие как водолазные колокола. Последние предлагают преимущество минимизации конструктивной массы, поскольку они имеют внутреннее давление, почти равное давлению окружающей среды, и прямой легкий доступ к морю через нижние двери без необходимости в шлюзах. Таким образом, хотя закрытые подводные лодки, вероятно, лучше подходят для путешествий, поскольку их обитатели не испытывают изменения давления с глубиной, места обитания с открытым дном предлагают превосходные варианты для расселения. Поэтому мы сосредоточим наш интерес на них.

Рассмотрим расчетный модуль с открытым дном, состоящий из купола диаметром 100 м, пик которого находится на 4 метра ниже поверхности, а основание на 16 метров ниже поверхности. Таким образом, купол имеет четыре палубы, по 3 метра свободного пространства на каждой. Купол натянут, потому что весь воздух в нем находится под давлением 9 фунтов на квадратный дюйм, что соответствует давлению воды в озере у его основания, в то время как давление воды в озере на его вершине составляет всего около 2,2 фунтов на квадратный дюйм для внешнего давления на материал купола около вершины 6,8 фунтов на квадратный дюйм. Купол имеет радиус кривизны 110 м.

Требуемый предел текучести материала, составляющего сферу под давлением, определяется следующим образом:

= xPR/2t (1)

Где предел текучести, P давление, R радиус, t толщина купола, а x коэффициент безопасности. Допустим, купол изготовлен из стали с пределом текучести 100 000 фунтов на квадратный дюйм и х = 2. В этом случае уравнение (1) говорит, что:

100,000 = (6.8)(110)/t, or t= 0.0075 m = 7.5 mm.

Масса стали будет около 600 тонн. Это неплохо для создания среды обитания с жилой площадью около 30 000 квадратных метров.

Если бы вместо стали мы изготовили шатровый купол из материала spectra, прочность которого в 4 раза больше прочности стали и составляет 1/9 плотности, масса купола должна составлять всего около 17 тонн. Однако его нужно было бы привязать по всей окружности. Для этой цели можно было бы использовать балластные массы в 90 000 тонн горных пород. В противном случае привязные тросы можно было бы закрепить на кольях, вбитых глубоко в мерзлую землю под озером.

Привлекательной альтернативой этим инженерным методам для создания купола из изготовленных материалов может быть просто таяние купола из льда, покрывающего само озеро. Например, скажем, ледяной покров имеет толщину 20 м, и мы плавим в нем купол высотой 12 м, диаметром 100 м и радиусом кривизны 110 м. Заполнение этого купола смесью кислород/азот обеспечит среду обитания такого же размера, что и рассмотренный выше. Давление под 20 м льда (плотность = 0,92) составляет 0,7 бар или 10,3 фунтов на квадратный дюйм. Крыша купола находится под 8 м льда, масса которого оказывает сжимающее давление 0,28 бар или 4,1 фунта на кв.дюйм, оставляя перепад давления 6,2 фунта на кв.дюйм, который будет удерживаться силой льда. Прочность льда на растяжение составляет около 150 фунтов на квадратный дюйм, поэтому, взяв эти значения в уравнение (1), мы обнаружим, что коэффициент безопасности x в самой тонкой точке купола будет равен:

150 = x(6.2)(110)/[(8)(2)], or x = 3.52

Этот фактор безопасности более чем адекватен. Сети куполов такого размера могли быть вплавлены в ледяной покров и соединены туннелями через толстый материал у их оснований. Если бы требовались купола с гораздо большим радиусом кривизны, то лед можно было бы значительно укрепить, вморозив в него специальную сетку.

Масса льда, растаявшего при создании каждого такого купола, составляет около 80 000 тонн, для плавления требуется 1 МВт-год энергии. Для наполнения купола газом также потребуется около 90 тонн кислорода. Он может быть получен путем электролиза воды. Если предположить, что электролизные установки эффективны на 80%, для их производства потребуется 1950 ГДж или 62 кВт-год электроэнергии. Поэтому такие большие жилые купола могут быть построены и заполнены воздухопроницаемым газом задолго до создания озера с использованием гораздо более скромных источников энергии.

Такие же сжатые структуры жилья еще больших размеров могут быть созданы подо льдом. Это возможно потому, что лед имеет 92-процентную плотность воды, так что если бы 50-метровый столб льда под ледяной поверхностью озера был растоплен, он дал бы столб воды глубиной 42 метра и 8 метров пустоты, которая могла бы быть заполнена воздухом.

Итак, допустим, у нас был ледяной кратер, участок ледяного кратера или даже ледник радиусом 5 км и глубиной 70 метров и более. Мы растапливаем его участок, начиная с 20 м под вершиной льда и спускаясь вниз на 50 м. Как уже отмечалось, это создаст надводное пространство толщиной 4 м над водой. Лед над этой пустотой будет иметь вес 7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому мы будем заполнять пустоту кислородно-азотной газовой смесью с давлением 6,999 фунтов на квадратный дюйм. Это свело бы на нет почти весь вес, чтобы оставить ледяную крышу в чрезвычайно мягком состоянии сжатия. (Слабое сжатие предпочтительнее слабого натяжения, потому что прочность льда на сжатие составляет около 1500 фунтов на квадратный дюйм в десять раз больше прочности на растяжение.) При таких условиях радиус кривизны нависающей поверхности может быть неограниченным. В результате будет создан герметичный и хорошо защищенный обитаемый район площадью 78 квадратных километров. Места обитания можно было бы разместить на плотах или плавучих домах на этом закрытом озере, или на ледяном шельфе, образованном, чтобы обеспечить твердый пол для обычных зданий на большей его части.

Общее количество воды, которое нужно было бы растопить, чтобы создать этот закрытый Озерный город, составило бы 4 кубических километра. Это можно было бы сделать примерно за 4 года с помощью предложенной нами энергосистемы мощностью 5 ГВт. Дальнейшее отопление будет продолжать расширять пригодный для жизни район в боковом направлении с течением времени. Если бы озеро было глубоким, так что под толщей воды был бы лед, он бы постепенно таял, увеличивая запас воды под поселением.

Терраформирование озера

Жизненная среда подледного марсианского поселения не должна ограничиваться внутренними пространствами наполненных воздухом мест обитаний. Растопив лед, мы создаем потенциал для создания живой окружающей водной биосферы, которую легко могли бы посещать марсианские колонисты в обычных гидрокостюмах и аквалангах.

Озеро плавится с помощью горячей воды, получаемой в результате отвода тепла от береговых или плавучих ядерных реакторов. Если тепло отбрасывается ближе ко дну озера, то происходит мощный апвеллинг (подъём глубинных вод к поверхности), сильно обогащающий воду озера минеральными питательными веществами.

Если предположить, что ледяной покров уменьшится до менее чем 30 метров, то в дневное время будет достаточно естественного света, чтобы поддерживать рост фитопланктона, как это наблюдалось в Северном Ледовитом океане Земли [5]. Однако первичная биологическая продуктивность озера может быть значительно увеличена за счет добавления искусственного света.

Северный Ледовитый океан проявляет высокую биологическую активность вплоть до 75 параллели, где море получает среднюю дневную/ночную круглогодичную солнечную освещенность около 50 Вт / м2. Если мы примем это за наш стандарт, то каждый ГВт нашей доступной электроэнергии может быть использован для освещения 20 квадратных километров озера. В сочетании с богатой минералами водой, получаемой в результате термального подъема, и искусственной доставкой CO2 из марсианской атмосферы по мере необходимости, это освещение могло бы служить для создания чрезвычайно продуктивной биосферы в водах, окружающих поселение.

Первыми организмами, которые будут выпущены в озеро, должны быть фотосинтетический фитопланктон и другие водоросли, включая макроскопические формы, такие как ламинария. Они будут служить для насыщения воды кислородом. Как только это будет сделано, животные могут быть освобождены, начиная с зоопланктона, с широким спектром водной макрофауны, потенциально включающей губки, кораллы, червей, моллюсков, членистоногих и рыб. Пингвины и морские выдры могли бы последовать за ними.

Поскольку озеро будет расти, его города будут умножаться, давая рождение новой ветви человеческой цивилизации, поддерживаемой и поддерживающей живую новую биосферу в новом мире.

Вывод

Мы считаем, что лучшие места для заселения Марса могут быть под водой. Создавая озера под поверхностью покрытых льдом кратеров, мы можем создавать миниатюрные миры, обеспечивающие приемлемое давление, температуру, радиационную защиту, объемное жизненное пространство и все остальное, необходимое для жизни и цивилизации. Подледные города Марса могли бы служить базой для исследования и развития Красной планеты, обеспечивая дома, в которых новые нации могут рождаться и расти в размерах, технологическом потенциале и промышленном потенциале до тех пор, пока они не смогут обладать достаточной силой, чтобы выйти вперед и принять вызов по терраформированию самого Марса.

Ссылки на литературу (источники):

1. Frank Crossman, editor,Mars Colonies: Plans for Settling the Red Planet(Марсианские колонии: планы по заселению Красной планеты), The Mars Society, Polaris Books, 2019

2. Robert Zubrin with Richard Wagner,The Case for Mars: The Planet to Settle the Red Planet and Why We Must(Марс: почему мы должны заселить Красную планету), Simon and Schuster, NY, 1996, 2011.

3. Richard S. Taylor, Paraterraforming: The Worldhouse Concept (Паратерраформирование, концепция мирового дома)Journal of the British Interplanetary Society, vol. 45, no. 8, Aug. 1992, p. 341-352.

4. Sub Glacial Lake (подледниковое озеро), Wikipedia,https://en.wikipedia.org/wiki/Subglacial_lake#Biologyaccessed May 15, 2020.

5. Kevin Arrigo, et al, Massive Phytoplankton Blooms Under Sea Ice( Массовое цветение фитопланктона подо льдом),Science, Vol. 336, page 1408, June 15, 2012https://www2.whoi.edu/staff/hsosik/wp-content/uploads/sites/11/2017/03/Arrigo_etal_Science2012.pdf. Accessed May 15, 2020.

Это перевод статьиSublake Settlements for Mars

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, personeltest.ru