Начало: Кто должен изучать космос – роботы или люди?
(вы ведь знаете, чем автомат отличается от робота? ;) )

И все-таки, как человечество должно изучать космос – при помощи автоматических станций или пилотируемыми экспедициями? Прочитав комментарии к предыдущей статье, я понял, что высказался недостаточно убедительно. Во всяком случае, многие разумные люди отнеслись к моим доводом скептически. Поэтому теперь предлагаю рассмотреть ту же проблему с другой стороны. Давайте построим простой график. Возьмем лист бумаги, отложим по горизонтальной оси сложность научных задач, а по вертикальной – стоимость их решения. Теперь нам нужно нарисовать две линии: зависимость стоимости исследований от их сложности для АМС (автоматических межпланетных станций) и для миссий с участием человека.

Начнем с АМС. Думаю, никто не будет отрицать, что чем сложнее научная задача, тем более сложная техника для ее решения требуется, а чем сложнее техника, тем она дороже? С общим направлением графика все понятно. С формой – сложнее. Правильно было бы изучить и экстраполировать статистику стоимости миссий, накопленную за десятилетия изучения космоса автоматами, однако я упрощу задачу. Условно автоматы можно разделить по сложности на четыре группы:

1) Простейшие АМС. Их можно создать с использованием уже имеющихся в распоряжении инженеров технологий. Красивым примером является будущий американский марсоход «Марс 2020», который будет построен с использованием технологий, уже созданных для миссии MSL/Curiosity. Предполагается, что бюджет миссии 2020 года удастся удержать в рамках 1,5 млрд долларов.

2) Несколько более сложные АМС потребуют доработки существующих технологий, например, для увеличения надежности и срока службы различных систем. Примером может служить сам Curiosity. Он обошелся американским налогоплательщикам в 2,5 млрд долларов.

3) Следующая группа – автоматы, для создания которых требуется освоение новых технологий. Сюда можно включить те же тяжелые буровые автоматы, гипотетическую миссию в облако Оорта на ядерной электродвигательной установке и т. д. Стоимость таких миссий, несомненно, превысит 10 млрд долларов. Например, только на начальный этап разработки ядерной электродвигательной установки (с весьма скромными характеристиками, без создания и запуска собственно установки, без разработки полезной нагрузки) в России было выделено 3,3 млрд.

4) К последней группе относятся недоступные для человечества автоматы. Чтобы создать необходимые для них технологии, нам сначала нужно раздвинуть границы фундаментальной науки. Это и АМС к Альфе Центавра, и последний довод ненавистников пилотируемой космонавтики – искусственный интеллект.

Мы знаем, что при приближении к вертикальной оси график будет выше нуля, а где-то посередине, при приближении к искусственному интеллекту, уйдет в бесконечность. В результате получается линия, очень похожая на экспоненту.

Теперь перейдем к стоимости пилотируемых миссий. Здесь все намного проще. Чем более сложными исследованиями мы занимаемся, тем больше людей необходимо для работы. Зависимость близка к линейной, не считая того факта, что при развитии некой базы за пределами Земли стоимость содержания на ней каждого дополнительного человека ниже, чем предыдущего. Другими словами, содержание одного человека на базе из трех исследователей обходится дороже, чем содержание человека на 10-местной станции. Идея немного спорная, но на общий смысл сказанного все равно не повлияет. Как бы то ни было, я позволил себе слегка «пригладить» линию графика справа. Кроме того, мы знаем, что люди могут справиться со всеми исследовательскими задачами, стоящими перед современной наукой, поэтому график не будет ограничен. Некоторые могут возразить, что людям в любом случае понадобится техника для работы. Это верно. Но управляемая человеком техника будет проще автоматической, а значит, и дешевле.

Посмотрев на получившуюся картинку, мы придем к тем же заключениям, который я пытался донести в предыдущей статье. В левой части графика существует «зеленая» зона относительно простых исследований, в которой сейчас и находятся космические агентства Земли. Для таких исследований проще и дешевле использовать автоматические станции. Не выходить из зеленой зоны человечество может долго, – например, отправляя посадочные станции ко всем твердым телам вокруг – планетам, спутникам, астероидам и кометам. Только рано или поздно это перестанет приносить пользу. Много ли смысла в анализе состава грунта сотни однотипных астероидов?

Если люди захотят углубить исследование космоса, они попадут в другую зону, отмеченную желтым цветом. Для более сложных исследований мы, теоретически, могли бы создать автоматические станции, однако использование для этих целей пилотируемых миссий обойдется просто-напросто дешевле. Тут нужно оговориться, что, например, упомянутая выше сверхдорогая АМС в облако Оорта по своим научным задачам (съемка поверхности, спектральный анализ, изучение состава газа и пыли) относится к простым миссиям. И поэтому она, конечно, будет дешевле, чем отправка людей к камням за сотни астрономических единиц от Солнца.

Наконец, существуют задачи, для решения которых мы не в состоянии создать роботов.

Я здесь не пытаюсь доказать, что создание марсианской базы дешевле отправки очередного марсохода. Подобный вопрос в принципе поставлен некорректно, потому что марсоход и база могут решать научные задачи абсолютно разных эшелонов. Я всего лишь говорю, что для решения сложных задач изучения космоса пилотируемые экспедиции являются либо более доступным, либо единственно применимым средством. К сожалению, у космических агентств всего мира недостаточно средств, чтобы заниматься полноценным, глубоким изучением Солнечной системы. С другой стороны, я считаю, что объединившись и перестав распылять силы, мы могли бы начать полноценное изучение Луны – пока что только Луны, – при этом не отказываясь от ключевых исследований других планет автоматами.

Если вы не согласны с моими выводами, попробуйте построить свои графики, и, если они получатся иными, найдите для этого веские причины. Я с удовольствием с ними ознакомлюсь.

Обсудить

14 июля компания SpaceX провела очередные испытания посадочной системы первой ступени ракеты ракеты Falcon 9. Подробно об этом рассказано здесь. Сразу же стало известно, что после касания поверхности океана первая ступень ракеты разрушилась. Поскольку плановые приземления ступеней будут происходить на сушу, сразу же возник вопрос: удалось ли ступени снизить скорость до нуля перед касанием воды? Если ответ положительный, то дальнейшие проблемы были связаны с действием волн и, следовательно, не принципиальны, а сами испытания следует признать успешными. Разрушение от удара о воду на высокой скорости означало бы, что система посадки работает не так, как ожидалось разработчиками.

Сегодня наконец-то была опубликована видеозапись, сделанная первой ступенью Falcon 9 в ходе посадки. Согласно опубликованному пресс-релизу, компания SpaceX считает его подтверждением успеха испытаний. Попытка посадить ступень на твердую поверхность может быть предпринята в ходе очередного запуска спутников Orbcomm, а также во время миссии к МКС CRS-5 с грузовым кораблем Dragon. Оба полета запланированы на конец этого года, но с большой вероятностью состоятся только в 2015-м. В англоязычном интернете активно обсуждаются слухи о том, что этой «твердой поверхностью» станет не земля штата Флорида, а плавучая посадочная платформа в Атлантическом океане.

Ссылка: spacex.com

Обсудить

Осторожно: авторское мнение.

Некоторые любители космонавтики утверждают, что с исследованием космоса отлично справляются автоматические станции. Их разработка и запуски обходятся дешевле, чем отправка в космос людей, и, кроме того, человеческий организм, в отличие от искусственного механизма, очень плохо приспособлен к окружающей среде за пределами нашей планеты. Поэтому, как утверждается, людям нечего делать в космосе – со всеми исследованиями лучше справятся межпланетные станции, управляемые с Земли. Любопытно, что любители пилотируемой космонавтики никого не призывают отказаться от роботов.

Начнем с истории. 45 лет назад американцы выиграли космическую гонку с СССР, высадившись на Луне. Порой можно встретить мнение, что победа американцев блекнет на фоне большого количества других достижений, в которых первым был Советский Союз. К ним можно отнести первый спутник, первого человека в космосе, выход в открытый космос, первый луноход и т. д. Но давайте будем честны. С высадкой на Луну космическая гонка закончилась. Так кто же выигрывает забег на 5 км – тот, кто первым проходит четыре первые отметки, или тот, кто лидирует при пересечении финишной черты? Как бы то ни было, руководство СССР считало американцев победителями. Поэтому советская пилотируемая лунная программа осталась засекреченной, а официальной целью стало исследование Луны автоматами. Обосновывалось это заботой о здоровье космонавтов и экономией. К сожалению, идея, призванная оправдать поражение в соревновании с США, настолько глубоко засела в головах людей, что мешает им здраво рассуждать.

Финансовая справка

По подсчетам основателя «Марсианского общества» Роберта Зубрина, его проект Mars Direct, предполагающий единичную высадку на Марс, обойдется в 40 млрд долларов. Развертывание базы может стоить 150-200 млрд. На марсоход Curiosity НАСА потратило 2,5 млрд долларов. Стоимость базы на Луне значительно ниже – от 15 до 30 млрд (1-2 годовых бюджета НАСА, 3-6 бюджетов Роскосмоса).

В настоящий момент в Солнечной системе работает более 20 исследовательских космических аппаратов, не считая астрономических обсерваторий. Все они приносят либо в будущем принесут новые данные, которые послужат развитию наших знаний о Вселенной. Благодаря «Кассини» мы изучили спутники Сатурна – их атмосферы, магнитный поля, рельеф поверхности. Марсоходы Opportunity и Curiosity изучают химический состав пород на поверхности Марса. Объем знаний о соседней планете, накопленных человечеством за 50 лет ее изучения автоматами, впечатляет. И все-таки он в квадриллион квадриллионов раз меньше, чем наши знания о Земле. Что находится на глубине полметра под поверхностью Марса? Мы не знаем. Есть ли лед на глубине 3-4 метра? Как выглядит стратиграфическая колонка? Региональный разрез? Региональная геологическая карта? А хотя бы районная? Есть ли в атмосфере метан? Осталась ли сейсмическая активность? Как образуются овраги? Наконец, есть ли на Марсе жизнь? О, я знаю, что вы, уважаемые читатели, видели статьи, которые отвечают на эти вопросы. Да, мы можем предполагать и строить гипотезы. Но это всего лишь основанные на косвенных данных гипотезы, ничего более. Прямых данных нет. Мы не знаем настоящие ответы.

Сейчас я хочу задать вопрос: а как получить эти недостающие данные? Апологеты использования роботов знают, что нам делать. Нужна стратиграфическая колонка? Отправим автоматическую буровую. Карта района? Пять-шесть буровых. Еще, конечно, потребуется лаборатория для изучения образцов, ровер для их доставки к лаборатории, ремонтная станция. Уважаемые читатели, вы видели, как работают буровые установки, делающие скважины глубиной десятки метров? Буровая колонна постоянно застревает, коронка или долото ломается, а буровики бегают вокруг, ругаются, и гадают: дернуть ли в бок, или попытаться вытащить рывком. И все равно порванные буровые колонны – это неприятная часть каждодневной работы, а не исключения из правил. Теперь представьте ту же картину, но без людей и на Марсе. Как будет выглядеть тяжелая автоматическая буровая установка? Какой у нее будет рабочий ресурс – полскважины, и добуривать через год, когда доставят замену? Возможности ремонтной станции ограничатся заменой некоторых деталей, но сколько запасных буровых труб в нее удастся поместить? Каждый такой автомат будет иметь массу в многие тонны. Масса Curiosity – 900 кг, а он стал самым крупным аппаратом, севшим на поверхность Марса. Так во сколько обойдется доставка на Марс буровой станции? Не забываем включить в расчеты учет стоимости сверхтяжелой ракеты-носителя. Для справки: разработка SLS в США оценивается в 30-40 млрд долларов. А сколько будут стоить десятки буровых станций, ремонтных роверов, луноходы, источник энергии для этой автоматической базы? Правильный ответ прост. Доставка на поверхность Марса людей, которые смогут обслуживать технику, померкнет перед расходами на создание такой автобазы. Напоследок грустная правда: на нынешнем этапе развития человечество не способно создать описанные выше автоматы для Марса.

Понимаете, уважаемые читатели, в этом и заключается ответ на вопрос из заголовка. Автоматы не всемогущи. Наоборот, круг решаемых ими задач весьма ограничен, а по мере приближения к границам этого круга, стоимость роботов быстро возрастает. Это отлично видно при сравнении стоимости маленького Opportunity и большого Curiosuty. Автоматические станции относительно дешевы и отлично подходят для разведывательных миссий. Они могут предоставить самую базовую информацию, но не более того.

Луну и Марс сейчас изучают не люди просто потому, что у космических агентств нет средств на полноценное изучение Солнечной системы. Мифическое превосходство роботов над людьми здесь ни при чем.

Обсудить

В США проходит форум НАСА, посвященный космическим исследованиям и полетам. Как известно, в 2013 году Национальная лаборатория Оук-Ридж возобновила производство плутония-238, который необходим для радиоизотопных генераторов энергии, использующихся в космических аппаратах. Пока что объемы производства невелики – 1,5-2 кг в год. Вчера на форуме НАСА было объявлено, что миссия «Марс-2020», которая предполагает отправку марсохода на платформе Curiosity, точно получит в качестве источника питания РИТЭГ. Решение насчет миссии в систему Юпитера «Европа-Клипер» пока не принято. В ней могут быть использованы как солнечные батареи, так и РИТЭГ.

В понедельник британская газета Daily Mirror написала, что США планировали построить военную шпионскую базу на Луне. Основной для статьи послужили правительственные документы, рассекреченные к 45-й годовщине высадки на Луну. Согласно этим данным, целью проекта «Горизонт» была организация базы для слежки за Землей, а при необходимости – для ведения боевых действий на самой Луне. Стоит отметить, что военный потенциал Луны минимален. Руководители космических программ и США, и СССР пытались получить финансирование любыми способами – в том числе, привлекая красивыми сказками военных. Однако всерьез говорить о намерении НАСА построить военную базу на Луне не стоит. Основными целями проекта назывались исследования Луны, космического пространства и человеческой биологии. Для строительства базы, описанной в проекте «Горизонт» требовалось более 200 тонн материалов. Планировалось, что строить ее будут 16 астронавтов, а для снабжения построек энергией на Луну придется доставить два ядерных реактора.

Ссылка: www.mirror.co.uk

Обсудить

Кроме обычных хорошо известных галактик во Вселенной существуют значительно более маленькие скопления звезд. Такие объекты, в которых может находиться до нескольких миллиардов светил, называют карликовыми галактиками. В нашем родном Млечном пути, для сравнения, находится 200-400 млрд звезд. Ранее ученые считали, что карликовые галактики распределены в пространстве хаотично, однако новое исследование, основанное на данных проекта SDSS, опровергло это утверждение. SDSS (Sloan Digital Sky Survey, Слоановский цифровой небесный обзор) — это проект широкомасштабного исследования изображений и спектров звёзд и галактик, использующий 2,5-метровый широкоугольный телескоп в обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико.

Исследование галактики Андромеда, начатое в прошлом году, показало, что половина карликовых галактик вокруг нее находятся в одной плоскости толщиной всего 300 тысяч световых лет. Более того, выяснилось, что большая часть галактик в разных концах диска имеет противоположно направленные скорости, то есть все они движутся на своих орбитах вокруг «материнской» галактики Андромеды. Теперь ученые подозревают, что существует некий процесс, управляющий потоками пыли и газа в космосе, и его скоро удастся обнаружить.

При изучении других объектов астрономы тоже отмечали похожее орбитальное движение карликовых галактик. Экстраполяция накопленных данных показывает, что наблюдение можно распространить на не менее чем половину галактик, что является для астрономов проблемой. Подобное движение противоречит общепринятым космологическим моделям. По словам одного из авторов исследования, Джеранта Льюиса из Университета Сиднея, новая работа бросает вызов нашему понимаю того, как ведет себя вещество – в том числе и темная материя – во Вселенной.

Ссылка: www.universetoday.com

Обсудить

20 июля 1969 года в 20:17 UTC (21 июля 00:17 мск) человек впервые ступил на поверхность другого небесного тела – Луны. Это событие на многие десятилетия стало – и, увы, надолго еще останется – главным достижением космонавтики, а возможно - всего человечества. Те, кому повезло жить в эпоху 1970-х, верили, что фантастическое будущее не за горами, что скоро появятся марсианские колонии, а на Луну можно будет слетать в отпуск. Однако эйфория прошла. И после 1972 года ни один пилотируемый корабль землян не набрал вторую космическую скорость. Люди разу не покинули вновь низкую околоземную орбиту.

Постепенно высадки на Луну забылись за более насущными земными делами, да и вся космонавтика отступила на второй план. Потом на третий. А сейчас она остается уделом немногих мечтателей. Большая часть народа вспоминает о космонавтике только конъюнктурно, когда политики в своих политических целях вытаскивают на свет божий старые достижения или красивые сказки – опять же, сказки старые, просто так и оставшиеся мечтами.

Между тем, 45 лет человечество не стояло на месте. Оно развивалось. Уникальные по временам 1960-х технологии стали доступной обыденностью. И то, что полвека назад было подвигом, сейчас можно осуществить без перенапряжения сил. Нужно только захотеть и по-настоящему начать что-то делать. И тогда появится у людей лунная станция, потом база, потом марсианская станция, которая будет расти до базы – и, наконец, до колонии.

Больше фотографий: Aviation & Space Exploration History и LPI (все фото миссии Аполлон-11).

Обсудить

В заметке присутствуют оценочные суждения!

После распада Советского Союза, в 1992 году из министерства «общего машиностроения» было выделено гражданское ведомство – Российское космическое агентство, в наши дни ставшее Федеральным космическим агентством, больше известным под названием Роскосмос. В космической отрасли процесс трансформации от военных организаций к гражданским проходил медленно, но открытость структур ФКА в течение 20 лет все же постепенно повышалась. Немало этому поспособствовало и сотрудничество с НАСА по проекту МКС. Например, вот уже долгое время Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры (ЦЭНКИ) на своем сайте ведет онлайн-трансляции пусков ракет с космодрома Байконур (по понятным причинам, прямые трансляции пусков из Плесецка и с других стартовых площадок Министерства обороны не велись). Роскосмос часто подвергался критике за недостаточно активное распространение информации о своей деятельности, однако, как бы то ни было, к настоящему времени ФКА является гораздо более открытым космическим агентством, чем, например, аналогичное ведомство Китая.

К сожалению, в последние месяцы маятник качнулся в противоположную сторону. Зрители программ «Космонавтика» и «Космическая среда» телестудии Роскосмоса в этом году не могли не заметить, что принцип удаления космонавтики от политики, существовавший еще с советских времен, теперь забыт. Руководство ЦНИИМаш и других предприятий Роскосмоса всерьез начало прятать от общественности секреты полишинеля, например, запрещая публиковать названия военных спутников – те самые названия, которые можно запросто прочитать на зарубежных информационных порталах о космонавтике. Переломным моментом можно считать 27 июня, день, когда государственное телевидение попыталось устроить пиар-шоу из первого испытательного пуска ракеты «Ангара-1.2ПП». В результате этих действий вполне нормальное явление – перенос пуска из-за мелкой технической неполадки – стало поводом для насмешек над президентом. Уже следующий рядовой запуск спутника «Метеор-М» и нескольких микроспутников 8 июля обошелся без онлайн-трансляции на сайте ЦЭНКИ. Согласно некоторым слухом, причиной отмены трансляции стал устный приказ «сверху». На следующий день, когда состоялась вторая попытка пуска «Ангары», все российские каналы хранили гробовое молчание о ней до того момента, когда ракета поднялась в воздух.

Как теперь стало ясно, после успеха «Ангары» охватившая руководство космической отрасли паранойя не рассеялась. За несколько часов до пуска ракеты «Союз-2.1а» с научным спутником «Фотон-М» ЦЭНКИ отменил прямую трансляцию. Возможно, видеозапись пуска будет опубликована на канале Роскосмоса с некоторой задержкой. Необходимо отметить, что трансляция пуска в низком качестве была доступна для российской публики (сообщалось о неудачных попытках подключиться к видеопотоку из США) через сервер Центра управления полетами. Возможно, эту трансляцию просто забыли запретить – такое объяснение подходит, если отказ от трансляций исходят из вышестоящих инстанций. В противном случае можно предположить, что инициатива исходила от руководства ЦЭНКИ, но это маловероятно. Увы, настоящего смысла в подобной секретности нет никакого. Гипотетическая авария на первом этапе полета ракеты станет поводом для язвительных упоминаний в прессе независимо от того, увидят ее любители космонавтики в прямом эфире или через несколько дней. И даже если Роскосмос в дальнейшем не собирается публиковать видеозаписи неудач, скрыть факты аварий все равно не удастся. А тем же «Известиям» абсолютно безразлично, какой картинкой иллюстрировать новость об очередной неудаче – актуальным кадром или прошлогодней фотографией совсем другой ракеты.

Остается надеяться, что необходимость вести трансляции запусков кораблей «Союз» и «Прогресс» для телеканала НАСА-ТВ немного успокоит высокое космическое начальство.

Обсудить