Spacex

Вы слышали о планах SpaceX отправить нас на Марс и построить долгосрочную базу. Изыскания человечества в межпланетном пространстве! Звучит фантастически, правда? Но с Марсом есть одна вопиющая проблема, о которой мало кто говорит. Это не токсичная почва, не смертельная радиация, не разреженная атмосфера, слабая гравитация или ничтожное количество воды. Даже если мы решим эти проблемы, Марс не станет нам уютным домом. Большая проблема заключается в энергии.

Чтобы поддерживать человечество, особенно на такой негостеприимной планете, как Марс, нужно много энергии. В сравнении с Землёй Красная планета холодная, токсичная и безвоздушная, а это значит, что как только мы доберёмся туда, понадобится устрашающее количество жизнеобеспечения.

База нуждается не только в давлении, но и в постоянном уравновешивании уровней углекислого газа, кислорода и азота, и всё это в то время, пока поддерживает тепло, чтобы защититься от холода снаружи.

Чтобы наши пионеры выжили на Марсе, еду и воду нужно вырастить, дистиллировать и переработать. Всё это отнимает довольно много энергии. Не говоря о том, сколько нужно кофе, чтобы оставаться в здравом уме.

Подсчитано, что марсианской базе потребуется около 90 кВт на человека. а значит, на миссию в 12 человек потребуется 1080 кВт. Это примерно такая же мощность, что и у Bugatti Chiron на непрерывном полном газу. Для сравнения: в среднем американском доме потребляется 1,4 кВт, а это потребление постоянно включенного чайника. Как доставить такое огромное количество энергии на Марс?

Один из вариантов Солнце. Солнечные батареи относительно недороги, просты в установке и настройке. Даже я могу взять простую схему солнечной панели, чтобы заряжать телефон. Не нужно иметь степень физика-ядерщика, чтобы их эксплуатация была безопасной. Так почему бы не построить на Марсе массивную ферму солнечных батарей?

Ну, есть две причины, почему эта идея плохая. Марс дальше от Солнца и получает намного меньше солнечной энергии, то есть около 60 % от той, что доходит до Земли. Я легко сгораю на Солнце, так что для моих ушей это звучит как музыка. Солнечные панели на Земле могут производить 0,175 кВт на квадратный метр батареи, но на Марсе они смогут выдать только 0,105 кВт/м. Для питания базы понадобится 10 286 кв.м, но это при условии, что панели всё время идеально освещены!

На самом же деле половинусуток одна из сторон планеты не освещена, так что нужно умножить площадь на 2, получается 20,571 кв.м., а это 4,6 полей для регби. Нужна огромная батарея с ёмкостью не меньше 12960, чтобы обеспечивать питание ночью.

Если измерять в нынешних батареях Tesla, такая батарея весила бы около 82 тонн. Для команды в 12 человек это огромный груз, чтобы просто взять и установить его, имея в виду, что сделать это нужно достаточно быстро, иначе у наших исследователей не будет еды, тепла и кислорода.

Но ещё эта цифра предполагает чистое небо На Марсе нет облачного покрова, как на Земле, но есть покрывающие всю планету пыльные бури, они закрывают Солнце на недели или, возможно, месяцы. Когда ваша жизнь зависит от солнечной энергии, это нехорошо: из-за этих бурь мощность упадёт фатально. Прекратится рост растений, то есть еды, отключатся кислородные машины, уйдёт тепло, остановится переработка воды, перестанет работать даже кофемашина. Из-за большой бури наша солнечная база погибнет. Так что давайте не будем полагаться на Солнце.

А что насчёт возобновляемых источников, ветряными или геотермальными? Атмосфера Марса настолько тонкая, что сила ветра нам не подходит, но геотермальные источники, возможно, будут работать.

Прямых доказательств существования термальных источников у нас нет, кроме случайных выбросов метана, однако они могут исходить от организмов, подобных бактериям. Более того, если и есть геотермальные источники, то они пролегают на глубине километров. Чтобы добраться до такого источника энергии, потребуется огромная инфраструктура, которой на Марсе нет.

В сравнении с Землёй Марс геологически мёртв. На планете нет активных вулканов, разломов или всплесков магмы, поэтому количество энергии от одной геотермальной станции сомнительно. Вполне возможно, что возобновляемая энергия не будет стоить монументальных усилий.

Значит, никакие современные возобновляемые источники энергии на Марсе работать не будут. А что насчёт чего-нибудь более опасного, например ядерной энергии?

Мы бы посмеялись, если бы на Земле уже работала энергия синтеза . Можно было бы задействовать поток электричества, чтобы разделить марсианскую воду на кислород и водород, насытив кислородом базу и обеспечив реактор топливом. Даже грустно, что такого технологического чуда не существует.

Мы могли бы использовать те же плутониевые реакторы, которые обеспечивают энергией марсоход Opportunity (MMRTG), они лёгкие, мощные и безопасные по замыслу. Они берут тепло радиоактивного распада и с помощью термоэлектрических генераторов превращают его в электричество, поэтому нет необходимости в массивных паровых турбинах, которые применяются на Земле. Но это даст только 0,124 кВт на реактор в 45 килограмм. Чтобы обеспечить энергией базу из 12 человек, (которая весила бы 391 тонну), нам понадобилось бы 8709 таких реакторов!

Не знаю, что думаете об этом вы, но тащить такую массу на Марс всего на 12 человек, это звучит не очень практично.

К счастью, в NASA разработали новый реактор систему Kilopower Эта система использует уран и двигатели Стерлинга, чтобы получать 10 кВт электроэнергии в течение 15 лет, а весит всего 1500 кг! Чтобы обеспечить питанием базу и 12 человек, нам понадобилось бы 108 таких реакторов, а весить она будет в общей сложности 163 тонны. Это значительная экономия, но вес по-прежнему велик.

Космический корабль SpaceX может доставить на Марс до 150 тонн. Это означает, что несколько ракет могли бы доставить всю базу, припасы и 108 реакторов Kilopower, необходимых, чтобы обеспечить базу энергией. Нет необходимости в солнечной энергии нужна просто колоссальная ракета, до краёв набитая реактором и ураном около оружейного. Это кажется безопасным Но перспектива здесь краткосрочная.

Долгосрочный Марс совсем другая история, этих реакторов хватит на 15 лет, а нашим марсианам нужно больше. На поверхности Красной планеты есть урановая руда, которую могли бы использовать наши марсиане. Но есть две проблемы.

Во-первых, прежде чем использовать руду как топливо, её нужно очистить, что требует значительных усилий промышленного масштаба и огромного количества энергии. Даже если вам удастся переработать ядерное топливо на Марсе, мы не знаем, сколько его там. Возможно, большое количество урана распалось в естественных реакторах миллиарды лет назад. Другими словами, похоже, колония всегда будет зависеть от ядерного топлива с Земли.

По мере истощения активной зоны и потери мощности каждые 15 лет 108 реакторов будут нуждаться в замене урана. Каждому реактору необходимо 226 кг урана, то есть 24400 кг, чтобы загрузить топливом все реакторы. Это возможно сделать с помощью одного межпланетного корабля SpaceX, так что заправка базы из 12 человек вполне выполнима.

Когда мы смотрим на крупномасштабный марсианский город, а не просто на одинокую базу, ситуация ухудшается и зависимость Марса от Земли становится очевидной. Допустим, в марсианском городе с населением 100 000 человек мы можем снизить потребление до 10 кВт на человека (оценочное предположение). Понадобится 100 000 реакторов Kilopower, требующих 22 600 тонн урана каждые 15 лет. Это, относительно небольшое количество урана. Типичная земная атомная электростанция потребляет в 4,6 раза раза больше.

Этот значительный груз помещается в чуть больше чем 150 кораблей разом, за один заход, можно отправлять на Марс 22 загруженных ураном звездолета каждые 26 месяцев, когда Марс максимально приближен к Земле. При этом даже не учитываются контейнеры, которые понадобятся для безопасного хранения урана, так что нужно ещё больше ракет. Счета за городское электричество будут мучительно болезненными.

В действительности мечта Илона Маска о независимом Марсе это залог. Если колония полагается на постоянный поток ядерного топлива с Земли, то как она вообще может стать независимой? Вряд ли марсиане смогут торговать с Землёй, поскольку на Марсе нет ни одного ценного ресурса, которого не было бы в изобилии на Земле. В смысле энергии Марс, кажется, навсегда связан с Землёй.

Что еще хуже, запасы урана иссякнут. Даже не принимая во внимание утечку топлива на Марс, при наших нынешних темпах потребления мы исчерпаем качественный в смысле топлива уран чуть больше чем через 200 лет: на Земле осталось приблизительно 5,5 миллионов метрических тонн этого вещества.

Если к тому времени Марс не сможет перейти на другой источник энергии, колонии придется искать ядерное топливо в другом месте. Это трудно, даже если возможно. Можно либо перерабатывать некачественный марсианский уран, либо добывать иные радиоактивные элементы из пояса астероидов. Оба варианта скорее всего не станут практичными ещё 200 лет, если практичность здесь вообще возможна.

Так какой источник энергии мы можем использовать? Если колония переключатся на солнечную энергию и если не будет достаточных запасов энергии, одна сильная пыльная буря убьёт всех людей на планете. Даже если иметь в виду очень большую солнечную ферму и лучшие аккумуляторы, люди всё равно жили бы в страхе перед пыльными бурями.

Это может прозвучать мрачно, но Марс энергетически мёртв. Есть шанс, что на Марсе существует какая-то жизнь, зацепившаяся за небольшое количество химической и планетарной термальной энергии, но Земля в этом смысле в другой лиге, именно поэтому человечество может процветать здесь. Если мы действительно собираемся оккупировать Марс, нам нужно адаптироваться к окружающей среде с малым количеством энергии. Мы можем создать герметичные базы, даже терраформировать планету, но есть одна вещь, изменить которую мы не можем: энергии на Марсе меньше, чем на Земле.

Однако надежда есть. Мы знаем, что современное общество крайне нуждается в энергии, из за неё мы превратились в жирных котов, но не хотим так жить. Человечество столь успешно потому, что может адаптироваться, чтобы процветать; то же самое мы можем сделать и на Марсе.

Хотя я показал в этой статье, что обеспечить энергией марсианскую базу или колонию сложная задача, я также показал, что решить её не невозможно. Мы сможем это сделать. Это будет трудно, но мы, люди, чертовски хороши в том, что трудно! Так что увидимся на Марсе?

P.S. А как же межпланетный интернет, а значит и энергия на связь? Не оставим же мы свою марсианскую колонию в информационном вакууме? Вечная зависимость Марса от Земли тоже вызывает вопросы, такая ли она вечная, как говорит о ней автор статьи. В общем и целом остаётся много неосвещенных тем и неучтённых факторов, зато нам есть о чём поговорить в комментариях.

Узнайте, как прокачаться в других специальностях или освоить их с нуля:

• Профессия Data Scientist

• Профессия Data Analyst

• Курс по Data Engineering

3 марта 2021 года японский миллиардер Юсаку Маэдзава в своем твиттере объявил о поиске 8 попутчиков для полета к Луне, причем все расходы оплачивает сам бизнесмен. Старт миссии планируют в 2023 году.

Предыстория

Еще в 2018 году Илон Маск объявил, что компания SpaceX заключила контракт с первым космическим туристом, который отправится к Луне. Через несколько дней после этого заявления стало известно и имя человека, который сможет облететь спутник Земли и наслаждаться зрелищем через иллюминатор космического корабля. Им стал Юсаку Маэдзава японский предприниматель, основатель компании Start Today и онлайн-магазина по пошиву индивидуальной одежды Zozotown.

После договоренности с Маэдзавой, Маск решил поделиться таким фото со своими подписчиками в Твиттере:

Стоимость контракта до сих пор не разглашается, но в одном из интервью Маска при оценке суммы промелькнуло прилагательное значительная. В SpaceX подтвердили, что Маэдзава внес аванс не только за себя, но и еще за 8 попутчиков, которые отправятся с ним.

Техническая сторона

Предполагается, что весь полет займет почти 6 суток. Помимо Маэдзавы, на борту будут находится 8 туристов, несколько пилотов SpaceX и 1-2 астронавта. Траектория полета будет схожа с той, по которой двигался пилотируемый корабль Аполлон-13.

Для полета будут использовать сверхтяжелую ракету-носитель SpaceX Starship. Испытания корабля проводятся с апреля 2019 года. За все время планируется построить около 20 прототипов, каждый последующий из которых будет модернизирован, и, благодаря этому, сконструировать первую полноценную версию Starship V1.0. Ближайшие испытания планируются на апрель 2021 года.

Маэдзава и проект #dearMoon

Согласно Forbes в 2017 году Маэдзава занял 14-ю строчку в рейтинге самых состоятельных японцев. Его чистые активы на тот момент составляли 3,6 млрд. долларов.

Помимо немаленького состояния, предприниматель известен своими прогрессивными взглядами на управление бизнесом, любит современное искусство и занимается благотворительностью. В 2019 году японец раздал 900 тыс. долларов случайной сотне людей. Сообщение о розыгрыше он опубликовал в Твиттере этот пост стал самым популярным в истории этой социальной сети.

Предстоящую космическую миссию Маэдзава назвал dearMoon. Мысли о ней, по его словам, пришли в момент разглядывания одной из картин своей коллекции: какое полотно создал бы художник, если бы смог увидеть Луну совсем рядом?

В полет Маэдзава планирует пригласить творческих людей, при этом выдвигает два условия:

• во-первых, претенденту нужно описать суть своей работы и то, как это путешествие поможет ему сделать нечто большее для общества в целом;

• во-вторых, человек должен быть готов разделить надежды и увлечения людей, которые отправятся вместе с ним.

По словам японца, он верит, что эта миссия способна помочь человеку раскрыть свой потенциал и вдохновить на небывалые творческие проекты.

Чуть позже, Маэдзава внес некоторое уточнение, сказав что художником себя может почувствовать каждый. Это наталкивает на мысль, что заявку может подать человек любой профессии. Регистрация на сайте dearMoon доступна до 14 марта, после чего начнется отбор и уже в конце мая команда пройдет заключительное собеседование и медицинскую комиссию.

P. S.

До того, как позвать с собой 8 добровольцев, Маэдзава планировал найти себе спутницу для полета к Луне с помощью ТВ-шоу. Претендентка должны была быть старше 20 лет, интересоваться космосом и быть готовой оказать помощь в подготовке экспедиции. Но через 17 дней после старта сбора анкет, предприниматель полностью отказался от этой идеи, сославшись на личные причины. После этого он извинился перед людьми, которые готовили запуск шоу, а также перед 27 722 девушками, которые уже подали анкеты и претендовали на участие в полете.

Эрик Ральф, опубликовано 15 марта 2021 г.
Первоисточник:

NASASpaceflight сообщил, что SpaceX хочет осуществить попытку орбитального запуска Starship уже 1 июля 2021 года. Менее чем через четыре месяца!

В недвусмысленных выражениях сформулирована внутренняяцелькомпании, а это означает, что высока вероятность того, что первая попытка запуска космического корабля SpaceX на орбиту не произойдет в июле. Тем не менее, существование цели подразумевает, что SpaceX видит реальный, жизнеспособный путь пусть и трудный к первому запуску Starship на орбиту всего через четыре месяца.

Иными словами, SpaceX считает, что у нее есть шесть месяцев запаса времени, чтобы пройтипредварительные испытания сверхтяжелых ускорителей (возможно, включая один или несколько прыжков), оценить модернизированную конструкцию Starship (начиная с SN15), завершить орбитальный стартовый комплекс и доставить до конца года два десятка двигателей Raptor,способных вывести корабль на орбиту. Хотя пока неясно, также возможно, что эта цель потребует от SpaceX квалификации и поставки первых летных двигателей Raptor Vacuum еще одна серьезная проблема среди многих.

Ссылка на твитт

Само по себе выполнение любого из этих великих инженерных достижений было бы впечатляющим. Выполнение всех их одновременно даже если результат будет достигнут больше чем через пять месяцев было бы экстраординарным событием. Таким образом, справедливо предположить, что SpaceX не выдержит своего невероятно амбициозного графика разработки, даже если компания почти всегда делает то, что намеревается сделать.

Заявленная цель означает, что существует вполне реальная вероятность того, что Starship достигнет орбиты до конца 2021 года. Цели, которую генеральный директор SpaceX Илон Маск и главный операционный директор/президент Гвинн Шотвелл повторяли в течение последних нескольких месяцев.

Даже после первого выхода на орбиту SpaceX, скорее всего, продолжит разработку Starship практически без изменений, рассматривая орбитальный режим как еще одну песочницу для тестирования и доработки прототипов Starship. Учитывая множество неординарных проблем, которые SpaceX необходимо будет решить, чтобы достичь орбиты, есть высокий шанс, что первая попытка орбитального запуска Starship или Super Heavy потерпит неудачу. Если даже запуск будет изначально успешным, вполне вероятно, что Super Heavy потерпит неудачу при первом гиперзвуковом запуске и попытке приземления.

Если Starship достигнет орбиты целым, большое количество проблем может убить его в космосе. Если он проживет достаточно долго, совершит полет по 90-минутной орбите и перейдет на траекторию входа в атмосферу, спуска и посадки, первый вход в атмосферу Starship с орбитальной скоростью одна из самых больших проблем в аэрокосмической технике можетлегкоуничтожить космический корабль. Если Starship каким-то образом пройдет через торможение в атмосфере с первой попытки, напряжения орбитального космического полета и этот вход могут помешать его двигателям Raptor нормально отработать во время маневра переворота и приземления.

Но можно с уверенностью сказать, что даже когда SpaceX нацеливается на орбитальный полет, траектория разработки по-прежнему является продолжением существующей программы испытаний и итеративного процесса разработки. Хотя орбитальные Starship, вероятно, будут намного дороже, чем их суборбитальные собратья, различия достаточно малы, поэтому SpaceX, несомненно, продолжит расширять границы возможного и рискнет потерять прототипы, чтобы как можно раньше выявлять и исправлять ошибки и недостатки конструкции.

По пути, несомненно, в процессе испытаний будет больше количество событий в стиле SN8/SN9/SN10. Однако, учитывая историю развития Starship, начинает казаться, что только катастрофа помешает SpaceX запустить Starship на орбиту до конца года.

Первоисточник:

В субботу 15 мая компания SpaceX провела серию вопросов и ответов о разработке ПО в различных проектах компании. Я выделил и перевёл самые интересные из них.

В интервью участвовали:

• Джарретт Фарнитано - работает над программным обеспечением корабля Dragon, включая дисплеи для экипажа.

• Кристин Хуанг - ведет прикладное программное обеспечение для спутникового созвездия Starlink.

• Жанетт Миранда - разрабатывает встроенное программное обеспечение для лазерной связи.

• Ашер Данн - ведет программное обеспечение для Starship.

• Натали Моррис - ведет инфраструктуру тестирования программного обеспечения для спутников.

Вопросы о ПО в целом

В: Я пишу программное обеспечение для вещей, которые не связаны с вопросом жизни и смерти. Из-за этого мне удобно угадывать и проверять, копипастить, не иметь полного тестового покрытия и т.д., и, следовательно, ошибки проскакивают очень часто. Насколько отличается работа над критически важным программным обеспечением?

О: Работая [в SpaceX] как над критическим, так и над некритическим к безопасности программным обеспечением, вам абсолютно необходимо иметь другой менталитет. Самое главное - убедиться, что вы знаете, как поведет себя ваше программное обеспечение во всех различных сценариях. Это влияет на весь процесс разработки, включая проектирование, реализацию и тестирование. Проектирование и реализация будут иметь тенденцию к созданию более мелких компонентов с четкими границами. Это позволяет полностью протестировать эти компоненты, прежде чем они будут встроены в более широкую систему. Однако полная система все равно должна быть протестирована, что делает сквозное тестирование и наблюдаемость важной частью процесса. Выдавая информацию о решениях, которые принимает программное обеспечение, в виде телеметрии, мы можем автоматизировать мониторинг программного обеспечения. Эта автоматизация может быть использована при разработке, регрессионном тестировании, а также при тестировании программного обеспечения, работающего на реальных аппаратах во время полетов. Это позволяет нам быть уверенными в том, что программное обеспечение работает так, как ожидается, на протяжении всего жизненного цикла, особенно когда на борту находится экипаж. - Джаретт

В: Какие проблемы необходимо преодолеть, чтобы реализовать непрерывную развёртку и доставку для встроенных, орбитальных систем, таких как Starlink? Развертываете ли вы свое программное обеспечение в контейнерах? Какие трудности возникают при тестировании такой обширной сети? Продолжайте в том же духе!

О: Чтобы управлять большой спутниковой группировкой без необходимости привлечения сотен операторов-людей, мы полагаемся на автоматизацию программного обеспечения, работающего на земле и на спутниках. Для того чтобы полностью протестировать наши системы в сквозной конфигурации, это означает, что мы должны встроить сотни различных программных сервисов в среду разработки.
Еще одна проблема тестирования заключается в том, что не всегда возможно проверить все возможности одним тестом. Например, нам нужны автоматизированные тесты, которые проверяют каналы связи между спутниками и землей. У нас есть испытательные стенды HITL (hardware in the loop) для спутников, и мы можем установить макет наземной станции с фиксированной антенной. Мы можем провести тест, в котором имитируем пролет спутника над наземной станцией, но мы должны изменить программное обеспечение, чтобы спутник думал, что он всегда находится в контакте с нашей стационарной антенной. Это позволит нам протестировать весь радиочастотный и сетевой стек, но не позволит проверить логику наведения антенны. В качестве альтернативы мы можем запустить чисто программное моделирование для тестирования наведения антенны. Мы должны убедиться, что у нас достаточно поэтапного тестирования всех важных аспектов системы. - Натали

В: Насколько сильно любят Python в SpaceX? Очевидно, что он не может быть в роли пассажира первого класса, но развернут ли он где-нибудь в значительном объеме?
О: У нас в SpaceX очень много Python! Многие из наших наземных инструментов имеют значительные аспекты Python - такие системы, как наши службы анализа данных, инфраструктура тестирования и система CI/CD. Он не используется для управления космическими аппаратами, но мы очень часто обращаемся к Python для создания многих других систем. Одним из уникальных аспектов Python является то, что это отличный язык для изучения и работы на нем инженеров, не являющихся программистами (механики, двигателисты...). Мы добились больших успехов, используя его для написания тестовых примеров для программного и аппаратного обеспечения, автоматизированных конвейеров анализа данных и других подобных областей, где требуется вклад инженеров с различным образованием. - Кристин

В: Каков ваш стек решений? Языки, фреймворки, библиотеки и т.д.... Какие инструменты/редакторы/IDEs вы используете в повседневной работе? Как QA проверяет работу разработчиков, ведь вы не можете просто слетать туда и протестировать её?

О: В SpaceX мы не отделяем QA от разработки - каждый инженер, пишущий программное обеспечение, также должен участвовать в его тестировании. Как правило, мы стараемся проводить как можно больше испытаний до слияния на наших высокоточных аппаратных стендах. Наш тестовый код и результаты тестирования проходят экспертную оценку наряду с летным кодом, чтобы убедиться, что мы тестируем все правильные вещи. У нас также есть независимые инженеры, разрабатывающие сквозные тесты, которые подвергают нагрузке всю систему. Уникальность тестирования для большой спутниковой группировки заключается в том, что мы можем использовать некоторые спутники для тестирования новых функций. Мы проводим регрессионные тесты программного обеспечения, чтобы убедиться, что оно не нарушит критически важные функции, но затем мы можем выбрать спутник, развернуть новую функцию и наблюдать за ее поведением с минимальным риском для группировки. - Натали

В: Какой подход лучше для программного обеспечения полета ракеты - асинхронный или синхронный с большим количеством потоков? При выборе инструментов, стандартов, придерживаетесь ли вы консервативных решений (C++ pre '11 rev) или готовы пробовать новое (новые стандарты C++17/20, Rust)?

О: Самое главное - гарантировать стабильную производительность. Вы не можете летать на ракете, если она работает как лагающая видеоигра! Мы используем сочетание синхронных и асинхронных методов, в зависимости от конкретной задачи. Мы не боимся пробовать новые системы, стратегии, стандарты или языки, особенно на ранних этапах разработки новой программы. Тем не менее, успех миссии имеет первостепенное значение, и нам необходимо следить за сохранением работоспособности кода в будущем, поэтому мы держимся немного в стороне от передовых технологий по сравнению с обычными стартапами. - Ашер

В: Как SpaceX удается использовать Linux вместо настоящей операционной системы реального времени на своих транспортных средствах? Я знаю, что патч PREEMPT_RT делает Linux более годящимся для realtime, но все же не полностью. Кажется, что полеты на ракетах и космических кораблях с экипажем - это то место, где жесткие гарантии реального времени необходимы постоянно.

О: Хотя я не могу вдаваться в подробности, мы разрабатываем наше программное обеспечение для работы без ОС реального времени. Мы также используем пользовательскую сборку Linux и полностью понимаем среду, в которой работает наше программное обеспечение и ОС. Работа в гораздо более ограниченной среде (по сравнению, скажем, с открытым интернетом) в сочетании с обширным инструментарием и тестированием аппаратного обеспечения в цикле означает, что мы можем быть уверены, что ОС будет вести себя на орбите так, как мы ожидаем". -Джарретт

В: Вы внедряете алгоритмы управления во встроенные системы?

О: Мы всегда ищем подходящее место для запуска процесса управления. Иногда лучшим местом для размещения алгоритма управления является встраиваемая система, расположенная близко к управляемому объекту. В других случаях процесс должен быть более централизованным. Если вы подумаете о таком сложном транспортном средстве, как Starship, то там нет единственного процесса управления, поскольку вам нужно управлять двигателями, закрылками, радиосистемами и т.д. - Ашер

В: Как выглядит ваш конвейер CI/CD? Устанавливаются ли новые сборки на "производственную" или "похожую на производственную" плату, подключенную к автоматизированной тестовой стойке, которая обеспечивает симулированные входы для датчиков, или все автоматизированные тесты проводятся в полностью симулированной среде?

О: У нас есть много различных типов тестовых сред. Некоторые из них являются чисто моделируемыми средами, которые мы называем HOOTL. Они могут работать в CI/CD, а также на рабочем столе разработчика для локальной проверки. В других случаях используются аппаратные средства, приближенные к реально летающим, которые мы называем HITL (Программно-аппаратные). Наши установки Starlink HITL - это просто спутники, которые мы снимаем с производства и встраиваем в наши системы CI. Мы настраиваем наши CI-конвейеры так, чтобы начать с быстрых, недорогих тестов для выявления основных ошибок. Затем, если они проходят, мы запускаем более длинные и сложные тесты. У нас также есть разные конвейеры для разных частей системы. Например, в Starlink у нас есть конвейер для тестирования программного обеспечения пользовательского терминала в изоляции. Если эти тесты пройдут, они будут включены в другие конвейеры, тестирующие интерфейс между программным обеспечением пользовательского терминала и спутниками". -Натали

В: Какие инструменты вы используете для тестирования и непрерывного развёртывания? И как вы моделируете оборудование ракеты и спутника?

О: Многое из этого создаётся самостоятельно. У нас есть целая команда, занимающаяся созданием инструментов CI/CD, а также основной инфраструктуры для тестирования и моделирования, которую используют наши транспортные средства. Запуск высокоточных физических симуляторов вместе с нашим программным обеспечением для его тестирования ставит перед нами интересные задачи, с которыми большинство готовых инструментов CI/CD справляются не очень хорошо. Моделирование не только требует много вычислений, но и может быть очень длительным (вспомните полет Dragon от взлета до стыковки), и нам нужно иметь возможность запускать как чисто программные, так и аппаратно-программные симуляции, когда мы загружаем программное обеспечение на тестовые стенды с копиями реальных компьютеров и электроники. Мы проделали большую работу, чтобы разработчики могли легко запускать эти тесты во время своей повседневной работы - мы можем запускать те же виды тестов на наших рабочих станциях, что и в кластере CI, и мы можем запускать примеры на тестовых стендах с аппаратным обеспечением в контуре еще до объединения изменений. Это позволяет нам быть уверенными в коде, который мы пишем. Мы также используем некоторые готовые решения; например, мы широко используем Bazel для сборки и модульного тестирования - Натали.

На этом заканчиваю первую часть, во второй части будут ответы на вопросы о Старшипе, Драконе и Старлинке.

Перспектива попасть в любую точку планеты менее чем за два часа весьма заманчива. Именно её обсуждали 17 мая в Министерстве образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии. Совместно с частными компаниями планируется разработка суборбитальных кораблей, которые займутся доставкой пассажиров примерно в 2040 году. Об этом сообщило издание Mainichi.

Долгоиграющие планы Японии

Достижение такой амбициозной цели планируется через усовершенствование и удешевление пока еще разрабатываемой японской ракеты-носителя H3. Ее ввод в эксплуатацию должен сделать запуски более бюджетными планируется что базовая конфигурация H3-30S сможет доставить 4 т полезной нагрузки на орбиту высотой 500 км за 45 млн. долларов США.

Будут созданы четыре конфигурации ракеты чтобы закрыть все потребности по доставке полезной нагрузки разной массы на различные орбиты.

Первая цифра после тире обозначает количество двигателей первой ступени, вторая число твердотопливных ускорителей, буква S укороченный, а L удлиненный головной обтекатель.

Первый запуск планируется на этот год, причем у ракеты уже есть космический контракт вывод на орбиту телекоммуникационного спутника компании Inmarsat в 2022 году. После этого, японцы планируют сделать ракету многоразовой, что по их прогнозам позволит снизить стоимость запусков вдвое. Ну а к 2040-вым и вовсе выйти на 10% от первоначальной стоимости.

Далее, с помощью частного сектора (возможно,гигантов наподобие Toyota Motors, Kawasaki и т. д.) приступить к разработке пассажирского транспорта, который будет заниматься доставкой, связывая крупнейшие города планеты.

Рассматриваются два варианта исполнения корабли с горизонтальными взлетом и посадкой, и вертикальными, как это реализовано у компании SpaceX на корабле Starship.

Пока в интернете удалось найти лишь вот такой концепт.

Конечно, японцев нельзя недооценивать, но хотя со стороны планы и кажутся грандиозными, они слишком растянуты по времени. К тому же на конференции обсуждались только пассажирские перевозки и ни слова о доставке грузов. Учитывая сколько можно перевезти и за какой короткий срок, возможно именно грузоперевозки были бы более выгодными.

Концепция Китая

С объявлением своих планов в сфере суборбитального транспорта Китай Японию опередил. О концепции доставки точка-точка китайские ученые рассказали при проведении конференции, приуроченной ко Дню китайской космонавтики 24 апреля.

На стенде Китайского исследовательского института ракетной техники (CALT) было представлено следующее видео:

КНР также представила два возможных варианта осуществления идеи.Использование многоразовой ракеты-носителя, либо суборбитального самолета с горизонтальными взлетом и посадкой. По всей видимости, разгоняться он будет на электромагнитных рельсах, а после, с помощью собственных двигателей, выходить в суборбитальное пространство.

Осуществлять грузовые перевозки планируется с 2035 года, а в 2045 реализовать доставку пассажиров.

Китайские планы не менее грандиозные, чем японские. Единственное но недостаток технической информации. На какой базе будут разрабатываться эти концепты, либо же это будут абсолютно новые корабли и т. д.

Невозможно не сказать, что при просмотре ролика, первая концепция явно что-то напоминает. Возможно, пока рано обвинять Китай в плагиате. Но даже повторение успехов других, по крайней мере в космической сфере, что-то, да значит. К тому же, Китай в последнее время реализует много проектов от разработки новых РН до запуска спускаемого аппарата на Марс.

P. S. На время написание статьи, КНР заявила, что марсоход Чжужун успешно достиг поверхности Марса.

Куда же без Маска?

Ну и последний в статье, но первый из представленной тройки (хотя корректно ли сравнивать космические агентства стран и главу отдельной корпорации?) представивший концепцию суборбитального транспорта.

В сентябре 2017 года на канале SpaceX был опубликован следующий ролик:

В нем продемонстрирован рейс из Нью-Йорка в Шанхай, который выполняется за 39 минут. Корабль взлетает с морской платформы, выходит на орбиту, после чего происходит отделение ступени, которая возвращается обратно, а корабль продолжает полет и приземляется в точке назначения.

По некоторым сведениям, суборбитальным транспортом заинтересовалось Минобороны США, которое подписало в 2020 году контракт с SpaceX кораблями компании военные планируют доставлять грузы в различные точки земного шара.

Ну а пока многие следили за испытаниями прототипов Starship, которые хоть и не всегда были успешны, но в конечном итоги достигли цели 5 мая 2021 года пятнадцатый запуск завершился удачно.

13 мая стало известно, что компания SpaceX подала заявку в Федеральную комиссию по связи (FCC) для получения специальных полномочий на поддержание связи со Starship во время первого испытательного орбитального полета.

По официальным данным, корабль будет запущен из Бока-Чика РН Super Heavy, который после отделения через 170 секунд приземлится на морскую платформу в Мексиканском заливе. Starship продолжит полет, который продлится около 90 минут, и совершит посадку вблизи острова Кауаи. Более подробно о полете тут.

Учитывая то, что Китай и Япония планируют осуществлять космические перевозки к тому времени, когда Маск хочет колонизировать Марс, возможно для последнего рейсы из точки в точку являются скорее побочной возможностью для Starship. Но почему бы не воспользоваться ей, если эта затея может принести прибыль.

Поэтому вероятнее всего, первой в суборбитальных перевозках станет компания SpaceX, а кто сможет составить ей достойную конкуренцию предстоит со временем выяснить.Ну а пока, можно следить за космическими событиями этого года, в котором уже осуществилась масса интересных и прорывных проектов, и ждать от него еще большего.

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.

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.

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

Первая настоящая причина создания The Boring Сompany - невыносимая пробка на дорогах Лос-Анджелеса, в которую попал Илон Маск. Глобальная проблема трафика крупных городов вдохновила основателя SpaceX на создание подземных тоннелей.

It takes away so much of your life.

В 2017 году на тот момент дочернее предприятие TBC приступило к созданию первой испытательной траншеи на территории SpaceX, поскольку только там не требовалось никаких разрешений для бурения. Компания прорыла туннель длиной в 15 метров. Глубина траншеи составляла 4.6 метров, ширина - 9 метров.

В декабре 2018 года строительство туннеля было завершено. По словам Маска, работа над проектом занимала 3% его времени и фактически являлась хобби. Строительство туннеля обошлось компании в 10 миллионов долларов.

Сейчас из-за высокого спроса на передвижение возможность прокатиться по скоростному туннелю предоставляется только по приглашению, то есть, простым смертным такая опция недоступна.

Как работают дороги будущего?

Механика передвижения автотранспорта через туннели выглядит довольно просто. Автомобиль помещается на парковочное место и по лифту погружается в туннель, после чего перебирается на коньки. Скорость таких коньков способна развиться до 200 километров в час. Таким образом, время, затраченное на поездку, значительно сокращается. Если время поездки по Лос-Анджелесу составляет 45 минут, то поездка по туннелю обойдется вам всего в 5 минут.

Коньки или электрические скейты - лучшее решение для гладкого передвижения транспорта. Но такой способ транспортировки машин был выбран не поэтому. Платформа на колесах позволяет уменьшить диаметр тоннелей при строительстве и сделать передвижение безопасным, поскольку коньки полностью автоматизированы и исключают человеческую ошибку.

В 2018 году компания привлекла 113 млн долларов, 90% которых были вложены самим Маском.

Среди преимуществ туннелей TBS выделяют:

• Отсутствие шума и вибрации

• Высокая скорость и отсутствие ограничений

• Погодные условия не влияют на передвижение

В чем гениальность транспортной сети и почему ее не придумали раньше?

Бурение земли протяженностью до одной мили стоит 1 млрд долларов. Строительство траншей в большинстве случаев не окупается. Но как решил это вопрос Илон Маск? Вернемся к нашему электрическому скейту. Стандартная ширина траншеи составляет 8.5 метров. Использование скейтов для перемещения машин позволяет прорубить туннель диаметром 4.3 метра, это в два раза меньше обычной туннельной полосы. таким образом, стоимость бурения уменьшится в 3-4 раза.

Несмотря на старательное сокращение финансовых вложений, для воплощения своих идей Илон Маск принес TBC 113 млн долларов, 90% которых были лично им вложены. А уже позднее The Boring Company привлекла инвестиции в размере 120 млн долларов, продав акции фонду Future Ventures.

Было запланировано построить целую сеть подземных 3D туннелей.
К 2018 году компания The Boring Company объявила себя независимым предприятием и приступила к планированию следующих проектов.

Лас-Вегас

Первый масштабный проект в Лас-Вегасе (Las-Vegas Convention Center Loop) стартовал в 2019 году. Коммерческий контракт на 48 млн долларов вступил в силу еще в мае. TBC работала над постройкой системы перемещения людей между несколькими точками центрального комплекса Лас-Вегасе. В июне 2020 года строительство двух тоннелей под городом протяженностью в три километра было завершено. Туннели объединят новый выставочный зал LVCC с Северным, Центральным и Южным залами.

TBC предлагает автономные электромобили AEVs. AEV - более совершенная альтернатива общественному транспорту. Первое время транспортом будут управлять шоферы, позднее все средства передвижения станут автономными. Скорость таких электромобилей - 155 миль в час. Таким образом, прогулка по центру займет 15 минут, поездка по туннелю - не больше минуты.

Стоимость строительства скоростного туннеля в Лас-Вегасе оценивается в 52.5 миллиона долларов.

Что ждет в будущем дорогу будущего?

Своим гениальным проектом The Boring Company стремится охватить центральные территории Лос-Анджелеса, крупные территории восточного побережья, начиная Вашингтоном, заканчивая Балтимором. Большинство запланированных крупных проектов находятся на этапе рассмотрения.