Работа над сверхтяжелой ракетой-носителем SLS (Space Launch System, Система космических запусков) в США перешла к завершающему этапу, на котором начинается производство первого испытательного изделия. SLS состоит из водородно-кислородной первой ступени, двух твердотопливных ускорителей и верхней ступени, которая, по американской традиции, одновременно будет играть роль разгонного блока и двигательного модуля при запуске экспедиций в дальний космос. Первый пуск SLS в 70-тонной модификации «Блок I» запланирован на 2018 год. На этой конфигурации планируется использовать верхнюю ступень ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage, временная криогенная ступень), по сути являющуюся копией второй ступени ракеты Delta IV. В официальных планах НАСА значится увеличение грузоподъемности до 130 тонн (модификация «Блок II»). Для достижения этой цели потребуется абсолютно новая, очень мощная вторая ступень EDS (Earth Departure Stage, ступень для полетов за пределы системы Земли), однако, как отмечается, ее стоимость так велика, что «Блок II» может появиться не ранее 2031 года.

70-тонная ракета сможет запускать космические аппараты массой до 24 т на орбиту Луны, до 2,9 т к спутнику Юпитера Европе, 1,8 т к Титану и только 130 кг к Урану. Этого явно не достаточно для запуска крупных пилотируемых миссий в дальний космос, какие были анонсированы НАСА на следующее десятилетие. Возможно, именно в связи с этим в 2013 году началась работа над новой верхней ступенью для конфигурации «Блок IB» – EUS (Exploration Upper Stage, Верхняя ступень для исследовательских миссий). Она позволит увеличить выводимую на орбиту массу до 105 тонн. Полет в 2018 году может стать первым и последним для 70-тонной конфигурации SLS. Хотя представители НАСА официально это опровергли, во всей внутренней документации, включая полученную по формальному запросу на раскрытие информации (RFI, Request for Information Release), говорится о том, что уже в 2021 году космическое агентство хочет произвести пуск SLS «Блок IB».

На 2021 год запланирована первая пилотируемая миссия на SLS в рамках испытаний корабля «Орион» (Orion), известная как EM-2 (Exploration Mission 2, Исследовательская миссия 2). В ходе экспедиции американские астронавты должны будут облететь Луну (с выходом на орбиту) и вернуться на Землю. Тонкость заключается в том, что использование для пилотируемого пуска ракеты в неопробованной конфигурации считается слишком рискованным. Для решения проблемы, как предполагается, НАСА может осуществить дополнительный запуск автоматической миссии на SLS между EM-1 (2018) и EM-2, что, несомненно, приведет к сдвигу пилотируемого полета как минимум на год, но позволит провести сертификацию носителя в модификации «Блок IB» для пилотируемых полетов.

Из отчета по запросу на раскрытие информации стали известны характеристики EUS. Ее длина не должна будет превышать 18 метров – это ограничение накладывается высотой башни обслуживания. Диаметр водородного бака составит 8,4 м, кислородного – 5,5 м. Согласно последним данным из документации НАСА, на ступени EUS планируется установить четыре двигателя RL10-C1 производства Aerojet Rocketdyne. Это новая модификация кислородно-водородых двигателей RL10, предназначенная для разгонных блоков «Центавр». Ее испытания планируется начать в конце 2014 года. По требованию компаний-подрядчиков, НАСА до 24 октября будет ожидать от производителей предложений по двигателям для EUS. Конкурс включает целый список условий. Альтернативные двигатели должны подходить под указанные в эскизной документации интерфейсы верхней ступени, они должны обладать минимальной стоимостью и временем, необходимым на разработку. Необходимая тяга двигателей EUS – от 106 кН (10,8 тс) до 156 кН (15,9 тс) в вакууме. Они должны будут выдерживать в течение полета до трех периодов работы с перерывами между включениями до 5 суток. Наконец, двигатели должны удовлетворять всем требованиям для их сертификации в ракете пилотируемого класса.

Проект ракеты-носителя SLS остается одним из самых затратных в бюджете НАСА. Согласно неофициальным подсчетам, на разработку и запуски ракеты и корабля «Орион» до 2025 года будет потрачено около 35 млрд долларов. Сейчас манифест пусков SLS включает три миссии: EM-1 в 2018, EM-2 в 2021, и экспедицию по исследованию астероида на лунной орбите в середине 2020-х. Эксперты настаивают на том, что необходимо обеспечить ежегодные пуски SLS, иначе поддержание наземной инфраструктуры для этой ракеты приведет к резкому увеличению стоимости пуска.

Обсудить

Новое исследование предполагает, что масса темной материи в нашей галактике может быть в два раза меньше, чем считалось ранее. Исследование может объяснить недостаток галактик-спутников Млечного пути, который оставался загадкой для ученых последние 15 лет.

Темная материя – гипотетическое вещество, не взаимодействующее с электромагнитными волнами и потому невидимое для наблюдателей. Несколько десятилетий назад астрономы обнаружили, что массы видимого вещества в нашей галактике недостаточно для того, чтобы гравитационные силы удерживали звезды вместе. Тогда и появилось предположение о том, что некая невидимая материя увеличивает гравитационное поле Млечного пути и других галактик. Сейчас считается, что звезды, планеты, астероиды и пыль составляют только 4% массы Вселенной. Еще 25% приходится на темную материю, остальное – на темную энергию.

Для оценки массы темной материи ученые из Университета Западной Австралии использовали технику, которую разработал британский астроном Джеймс Джинс (James Jeans) в 1915 году. Они изучали скорость звезд, движущихся в окраинных областях нашей галактики на расстоянии более 5х1015 км от Солнечной системы. В новом исследовании ученым удалось провести эти измерения с рекордной точностью. Согласно результатам подсчетов, масса темной материи в Млечном пути должна составлять около 8x1011 масс Солнца. Ранее считалось, что в нашей галактике содержится темной материи в 2-2,5 раза больше.

Измерения австралийских ученых помогают объяснить загадку, которая давно не давала покоя ученым. Согласно наиболее распространенной теории формирования и эволюции галактик, которая известна как теория Лямбда холодной темной материи (λ-CDM), около Млечного пути должно быть достаточно много спутниковых галактик, видимых невооруженным глазом. Мы же знаем только три таких: Большое и Малое Магеллановы облака, а также карликовая галактика Стрельца. Несоответствие разрешается, если предположить, что масса темной материи в два раза ниже, чем считалось ранее: около Млечного пути находится примерно столько галактик, сколько и предсказывает теория, хотя, по словам астрофизика Джеранта Льюиса (Geraint Lewis) из Университета Сиднея, некоторые проблемы еще остаются.

Кроме этого, австралийским ученым удалось экспериментально подтвердить четвертую космическую скорость (т. е. скорость, которую необходимо набрать телу, чтобы преодолеть силу гравитационного поля галактики) в районе Солнца. Она составляет 550 км в секунду. Для сравнения, чтобы покинуть Землю, достаточно двигаться со скоростью 11,2 км в секунду.

Ссылка: phys.org

Обсудить

На ежегодном Исследовательском научном форуме, который был организован Исследовательским центром НАСА им. Эймса, были представлены концепции двух миссий, посвященных поиску и извлечению лунных ресурсов. Как известно, на земном спутнике имеется вода – вещество, которое может использоваться не только по прямому предназначению, но и для снабжения местных поселений кислородом и ракетным топливом. Хотя НАСА не планирует строить базу на Луне, опыт по поиску и извлечению ресурсов на другом космическом теле может пригодиться агентству при организации марсианской миссии. Необходимо отметить, что обе предложенные миссии пока что находятся на раннем этапе проработки и не были официально одобрены американским космическим агентством.

Простой и доступный космический аппарат был предложен учеными из Центра космических полетов Маршалла в Алабаме. Небольшой орбитальный зонд Lunar Flashlight (Лунный маяк) формата «кубосат» предполагается запустить в качестве попутной нагрузки в первом испытательном полете сверхтяжелой ракеты SLS в 2018 году. Любопытно, что для достижения лунной орбиты инженеры хотят использовать солнечный парус площадью 80 кв. м.

Продолжительность миссии на высокой орбите Луны замет год, столько же времени предполагается потратить да медленный спуск до сверхнизкой орбиты. На высоте около 20 км зонд сделает около 80 витков вокруг спутника Земли. Солнечный парус будет использоваться в качестве зеркала для подсвечивания постоянно затененных областей Луны, а пассивный инфракрасный спектрометр по отраженному свету сможет определить содержание водяного льда на поверхности Луны.

В ходе этой миссии можно будет подтвердить или опровергнуть наличие массивов льда на поверхности Луны. Переработка таких залежей возможна без значительных усилий, поэтому они являются наиболее привлекательными для будущих колонистов. Согласно другим предположениям, частицы льда могут быть перемешаны с лунным реголитом или, хуже того, молекулы воды могут входить в структуру молекул лунного грунта. Добывать такую воду было бы намного сложнее.

Вторая миссия, которая в случае утверждения также может быть реализована в 2018 году, предполагает отправку лунохода и называется RPM (Resource Prospector Mission, Миссия по разведке ресурсов). Местом ее работы стает полярный район Луны. Луноход займется картированием концентрации водорода на поверхности Луны и небольшой глубине в двух местах, удаленных друг от друга на не менее чем один километр. Аппарат предлагается оборудовать нейтронным детектором для обнаружения водорода на глубине до 1 м и спектрометром в ближнем инфракрасном диапазоне для поисков поверхностного льда.

Для снабжения аппарата энергией будут использоваться солнечные батареи, а мощный аккумулятор позволит работать в течение как минимум одной недели в условиях постоянно затененных площадок в кратерах и пещерах.

Два эксперимента на RPM предлагается посвятить изучению механизмов добычи ресурсов. Разработчики предлагают установить на луноходе буровую установку с глубиной бурения до 1 м и специальную печь, в которой отобранные из-под поверхности образцы грунта будут нагреваться до выделения летучих веществ, таких как водяной пар.

Второй демонстрационный эксперимент – прибор ISRU (In-situ Resource Utilization, использование местных ресурсов), аналогичный по своим целям такому же эксперименту миссии Марс-2020. Он будет отбирать кислород из лунного реголита и использовать его вместе с собственными запасами водорода для синтеза воды.

Тема использования ресурсов других тел Солнечной системы для снабжения космических экспедиций обсуждается уже много десятков лет. При помощи двух описанных выше миссий американские инженеры хотят сделать первые шаги этом направлении. Отмечается, что многие предложенные технологии найдут применение не только на Луне, но и на Марсе, который объявлен официальной целью долгосрочной программы НАСА.

Ссылка: www.space.com

Обсудить

Крис Мур, заместитель директора Подразделения перспективных исследовательских систем НАСА, рассказал 3 октября на Конгрессе по астронавтике в Торонто о последних новостях, связанных с пилотируемой миссией по посещению астероида, запланированной на середину 2020-х годов. В ходе этой экспедиции экипаж из двух человек должен будет на корабле «Орион» посетить небольшой астероид, предварительно доставленный на лунную орбиту. Планировавшаяся ранее продолжительность миссии составляла 26 дней, причем только пять из их астронавты провели бы около астероида. Еще три недели пришлось бы на полет с Земли на лунную орбиту и обратно. Сейчас эксперты НАСА настаивают на увеличении суммарной продолжительности экспедиции до 60 дней.

Основным фактором, ограничивающим длительность полета к астероиду, является ресурс автономной работы корабля «Орион». Чтобы его преодолеть, предлагается использовать дополнительный обитаемый модуль: одним концом он будет состыкован с космическим кораблем, другим, после прибытия, – с устройством захвата астероида. Модуль увеличит доступное астронавтам жилое пространство (герметичный объем корабля «Орион» составляет всего 19,56 куб. м), будет оборудован системами жизнеобеспечения и шлюзовым отсеком. Последний позволит совершать выходы в открытый космос без разгерметизации корабля, как предполагалось по первоначальному плану. Дополнительно изучается возможность установить на боковой стороне жилого модуля стыковочный узел. Его можно будет использовать для снабжения экспедиции припасами при помощи автоматических грузовых кораблей.

По словам Мура, жилой модуль планируется сделать относительно небольшим, приблизительно в размерах грузового корабля «Лебедь» (Cygnus) компании Orbital Sciences. В своей расширенной версии этот космический аппарат имеет диаметр 3,1 м и длину 4,9 м, его герметичный объем составляет 27 куб. м. Orbital Sciences уже выразила готовность заняться разработкой модуля для НАСА с использованием своих наработок. Отмечается, что даже небольшой обитаемый модуль позволит НАСА испытать технологии и агрегаты, которые в дальнейшем будут использованы в Deep Space Habitat – полномасштабных жилых модулях для экспедиций в дальний космос.

Мур также рассказал о развитии миссии по захвату и доставке астроида ARM (Asteroid Redirect Mission). По его словам, работа идет в соответствии с графиком. В декабре НАСА выберет одну из двух основных концепций миссии. Согласно первому плану, автоматический космический аппарат должен будет захватить и доставить на лунную орбиту малый астероид диаметром не более 10 м, второй план предполагает захват камня размером до нескольких метров с поверхности крупного астероида. Планируется начать миссию в 2019 году, а транспортировка объекта на орбиту Луны займет до 5 лет. Именно к объекту, доставленному в ходе миссии ARM, предполагается в дальнейшем отправить американских астронавтов.

На фото: корабль Cygnus в базовой конфигурации (длина 3,7 м).

Ссылка: www.spacenews.com

Обсудить

Астрономы, работающий с космической обсерваторией NuSTAR, обнаружили ультраяркий источник рентгеновского излучения (ULX) в галактике Messier 82. Источником излучения является пульсар. Ранее считалось, что ULX возникают только вокруг черных дыр.

Группа ученых из Университета Тулузы и Калифорнийского технологического института занималась изучением сверхновой SN2014J в галактике M82, когда внимание ученых привлек находящийся неподалеку источник сверхмощного рентгеновского излучения. Его отличительной особенностью было наличие пульсаций излучения, которые, как известно, у черных дыр не наблюдаются. Дополнительные исследования показали, что источник, имеющий обозначение X-2, по своей природе является пульсаром. Так называют вращающиеся нейтронные звёзды – остатки мертвых звезд – с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения, что и вызывает колебания амплитуды приходящего на Землю излучения.

По признанию ученых, они никогда не видели таких компактных источников ультраяркого рентгеновского излучения. Первоначально они считали, что X-2 должен быть черной дырой. Данный пульсар обладает массой всего 1-2 массы Солнца, однако он светит в 100 раз ярче, чем предполагают теории. X-2 резко выделяется на фоне всех других известных пульсаров.

Объяснить природу необычного ULX физики пока не могут. В любом случае, классификацию ультраярких рентгеновских источников придется пересмотреть.

Анимация (нажмите на изображение):

Ссылка: phys.org

Обсудить

Согласно исследованию ученых из Университета Сорбонны и парижского Национального музей естественной истории, большая часть связанных молекул воды в поверхностных слоях грунта на Луне образовалась под действием солнечного ветра, а не была привнесена извне вместе с кометами.

В1970-х годах, когда происходило активное изучение доставленных с Луны образцов грунта, заключение ученых было вполне однозначным: воды на спутнике Земли нет. Дальнейший анализ при помощи современных методов показал, что молекулы пыли с поверхности спутника имеют небольшое количество связанных (т. е. входящих в структуру минерала) молекул воды. Кроме того, вода была обнаружена в образцах грунта, доставленных советскими автоматическими станциями. Уже в нашем веке американский зонд LRO при помощи нейтронного детектора LEND построил карту содержания воды в приповерхностных слоях Луны.

Большинство ученых поддерживает теорию привноса на Луну воды вместе с кометами метеоритами. Если она верна, то существуют шансы обнаружить в постоянно затененных кратерах Луны целые залежи льда. В будущем лед мог бы стать источником воды, воздуха и топлива для снабжения лунной базы. Косвенно теория подтверждается тем, что концентрация воды, по данным LRO, увеличивается на полюсах и в кратерах, т. е. в затененных областях. Новое исследование, однако, свидетельствует о том, что лунная вода, во всяком случае, в поверхностной пыли, появилась без всякого участия комет.

В лунных грунтах широко распространены силикаты – минералы со сложной структурой на основе кремния, содержащие, подобно органическим веществам, атомы и целые группы других атомов – кислорода, металлов, гидроксильную группу (OH) или молекулы воды H20. Определив соотношение изотопов лития и водорода в крупинках лунного плагиоклаза, который относится к алюмосиликатам, ученые впоследствии смогли оценить соотношение двух изотопов водорода – дейтерия и протия. Дейтерий – это тяжелый водород, отличающийся от наиболее распространенного протия наличием нейтрона в ядре. Считается, что в лунном грунте он образуется под действием протонов солнечного ветра. Корреляция между количеством дейтерия и групп H2O показала, что не менее 85% воды в грунте образовалось при выбивании частицами солнечного ветра кислорода из составляющих основу грунта силикатов.

Ученые отмечают, что до 15% воды в некоторых из изученных частиц может иметь иное происхождение. Кроме того, исследование касается только поверхностной пыли. Чтобы объяснить наличие воды под поверхностью Луны, потребуется другая гипотеза.

Ссылка: phys.org

Обсудить

Автоматическая научная станция Луна-Глоб, запуск которой после многочисленных переносов запланирован на 2019 год, предназначена для отработки технологии мягкой посадки на южный полюс Луны. Головным разработчиком космического аппарата является НПО им. Лавочкина, но созданием системы управления движением на этапе посадки занимаются специалисты Баллистического центра Института прикладной математики в Москве. Для испытаний посадочного алгоритма в Институте был создан аналогово-цифровой стенд, позволяющий моделировать работу измерительных приборов и бортового вычислительного комплекса. Полная запись процесса посадки станции показана на видеозаписи ниже.

Обсудить