Подробности

Опубликовано: 08.12.2014 10:50

В октябре 2014 года компания SpaceX, известная своими ракетами Falcon 9, космическими кораблями Dragon и марсианскими амбициями, опубликовала очень странную вакансию по найму фермера. Объяснить появление этого объявления не удается до сих пор – как и предсказать замысел американской компании.

Очевидно, что для проведения экспериментов с замкнутыми биосферами – первое, что приходит в голову – нужны ученые-агрономы, а не земледельцы. С одной стороны, текст объявления дает понять, что SpaceX нужен не любой фермер. От претендентов требуются азарт, любопытство и гибкий ум. А также, разумеется, желание проложить людям дорогу на Марс. С другой стороны, работа будет происходить на самом обычном поле в МакГрегоре, в центральной части штата Техас.

Пресс-секретарь SpaceX Джон Тейлор не стал объяснять мотивы и цели компании. При этом он заявил, что минимизация аграрного налога в эти цели не входит. Необходимости выплачивать этот налог нет и сейчас, поскольку испытательные площадки SpaceX находятся в черте города МакГрегор. Глава муниципального образования подтвердил, что после аварии многоразового ракетного прототипа Falcon 9R, известного также как Grasshopper 2 («Кузнечик 2»), SpaceX арендовала дополнительные земли вокруг испытательного комплекса. Это позволит отказаться от практики очистки одномильной буферной зоны перед каждым запуском.

Среди других требований к соискателям – умение обращаться со сложной техникой определенной фирмы, десятилетний стаж работы, профильное высшее образование и готовность работать по гибкому графику не менее 50 часов в неделю. Условия предполагают переноску тяжестей, ползанье по лестницам, работу в труднодоступных местах и в ненастную погоду. Кроме того, у фермера не должно быть опыта по контрабанде оружия в прошлом и намерения заняться этим видом деятельности в будущем. Это, однако, общее требование ко всем работникам SpaceX.

Техасский фермер Кевин Хаффман, откликнувшийся на объявление но не получивший место, добавляет несколько деталей. В объявлении упоминается, что график работы будет очень гибким, чтобы не пересекаться со временем испытаний на полигоне. «Я не против того, чтобы работать по ночам», – сказал Хаффман. – «Но не готов работать каждую ночь». Кроме того, фермер высказал недовольство в связи с тем, что участки земли, которая раньше использовалась местными фермерами, достались SpaceX без торгов (это вызвано полувоенным статусом территории). Из-за этого многие земледельцы в следующем году могут потерпеть убытки.

И все-таки, зачем SpaceX нужен фермер? Мэр МакГрегора сказал, что такое требование было заложено в договоре аренды. Однако планы компании по использованию будущего работника до сих пор не ясны. Возможно, речь идет всего лишь о восстановлении плодородия почвы после ожидаемых испытаний прототипа корабля Dragon, известного как Dragonfly («Стрекоза»). Его посадочные двигатели SuperDraco используют токсичное гидразин-амиловое топливо, пары которого могут сделать землю бесплодной.

На фото: испытательная площадка SpaceX в городе МакГрегор, штат Техас.

Подробности

Опубликовано: 06.12.2014 14:01

Космический аппарат Dawn («Рассвет») был запущен американским космическим агентством в 2007 году. Цель миссии – изучить два объекта в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. В сентябре 2012 года, успешно справившись с первой частью задания, Dawn покинул орбиту астероида Веста и направился к карликовой планете Церера. Благодаря диаметру в 950 км она является самым крупным телом в поясе астероидов. Первая фаза сближения зонда и Цереры начнется 26 декабря, выход на орбиту состоится в апреле 2015 года. После этого зонд приступит к выполнению основной научной программы.

Сейчас расстояние между Dawn и карликовой планетой составляет 1,2 млн км. Это всего в 2,5 раза больше, чем расстояние от Земли до Луны. Опубликованное фото сделано 1 декабря. Оно является не первым, но самым четким изображением Цереры с зонда Dawn. Наиболее же подробные снимки Цереры получены благодаря космическому телескопу им. Хаббла в 2003-2004 годах. В скором времени эта ситуация изменится.

‹ ›

Подробности

Опубликовано: 06.12.2014 12:25

Суммирующее пояснение ко вчерашнему посту.

1. Для полетов в окрестности Луны и даже точку Лагранжа L2 системы Земля-Солнце достаточно корабля «Орион» и верхней ступени ракеты (разгонного блока). Для высадки на Луну потребовался бы еще посадочный модуль, но в планах НАСА такие операции отсутствуют.

2. Для кратковременных (до нескольких месяцев) полетов в космос нужен тот же «Орион», жилой модуль и двигательный – либо большой разгонный блок на ракетном топливе, либо электрореактивный.

3. Для полетов к далеким астероидам и облета планет нужен «Орион», жилой модуль, электрореактивный двигательный модуль и штормовой отсек.

4. Для высадки на Марс – все перечисленное в предыдущем пункте плюс посадочный аппарат.

Самое сложное – взлетно-посадочный аппарат для Марса. Дорого обойдется и разработка электрореактивного двигательно-энергетического модуля, однако он будет построен к запуску миссии ARM в 2019 году. Таким образом, в начале 2020-х у НАСА будет необходимая техника для облета, скажем, Марса или Венеры. Весь вопрос в финансировании таких экспедиций.

Теперь о том, какой смысл имеют пилотируемые полеты.

Примерно такой же, какой имеет фундаментальная наука. Однажды наш преподаватель физики в университете попытался объяснить, почему некоторые крупные корпорации (сотрудником одной из таких он являлся) вкладывают средства в фундаментальные исследования, хотя они не приносят никакой прибыли – ни прямой, как инвестиции в производство, ни косвенной, как прикладная наука. По его словам, фундаментальная наука безвозвратно поглощает гигантское количество средств и не дает ничего, кроме бесполезных знаний. И да, она не может ответить на вопросы вроде «А что мы ищем? Что мы потенциально можем получить?» Но рано или поздно (и достаточно одного раза!) ученые нападут на такое открытие, которое позволит сразу на десятки лет обогнать всех конкурентов. Вот ради этого дня средства и вкладываются. У государств, кстати, аналогичные причины вкладывать деньги в фундаментальную науку.

С пилотируемой космонавтикой ситуация похожая. Это просто расширение наших знаний о Вселенной. Мы не знаем, что нам дадут исследования космоса. Но если не будем летать, то никогда и не узнаем. Что касается пресловутых исследований автоматами, то они просто дают несравнимо меньший объем информации. И есть такое правило, что прибыль, не полученная сегодня, считается убытками.

Попробую объяснить на абстрактном примере. Представьте, что на Марсе есть протеанский маяк. Если продолжим изучать планету при помощи марсоходов, найдем его лет эдак через пять тысяч – когда он уже и не нужен будет вовсе. Исследования при помощи людей позволят найти его лет через 100-200. И человечество сразу сдвинется в развитии на тысячи лет. Маяк, конечно, является выдумкой и фантастикой, но ведь не только он – любые новые знания об устройстве Вселенной могут дать толчок развитию человечества.

И еще давайте помнить, что цинизм – это нормально только для гениев, а у остальных выглядит некрасиво. Нужно стремиться вверх, а не вниз, во всех смыслах этих слов. Вчера во время трансляции подготовки к запуску «Ориона» глава НАСА Чарльз Болден говорил о том, что люди должны расширять границы доступного пространства, стремиться к исследованиям, что его внучка хочет летать в командировки на Марс. И его слова звучали искренне. Не помню, чтобы я когда-нибудь слышал такое от представителей Роскосмоса.

А. А.

Подробности

Опубликовано: 05.12.2014 20:31

5 декабря американская ракета Delta IV Heavy, самая мощная ракета в мире на сегодняшний день, запустила на орбиту Земли новый пилотируемый корабль «Орион». Как отмечалось в одном из заявлений НАСА, впервые за 42 года космический аппарат, созданный для перевозки людей, поднялся за пределы низкой околоземной орбиты. Хотя официального отчета еще не последовало, с большой вероятностью можно утверждать, что испытания длительностью около 4,5 часов прошли успешно. Максимальная высота полета корабля составила 5800 км, что в 15 раз выше орбиты, на которой находится Международная космическая станция.

В некоторых статьях «Орион» ошибочно называют конкурентом российских «Союзов». Это не так. У нового американского корабля есть важное отличие от всех остальных ныне существующих космических кораблей: он предназначен для полетов за пределы земной орбиты. «Орион» может поддерживать связь с Землей на больших расстояниях, имеет надежную систему жизнеобеспечения с длительным сроком автономной работы и, наконец, он не должен сгорать при возвращении в атмосферу Земли со второй космической скоростью – 11,2 км в секунду. Именно для проверки теплозащитного покрытия Avcoat, во многом идентичного термостойким плиткам космических шаттлов, понадобились сегодняшние испытания с рекордной высотой полета.

Необходимо отметить, что «Орион» не преодолел силы притяжения Земли. Его скорость составила только 8,9 км в секунду, а максимальная температура – около 1730 градусов Цельсия. Этого, однако, достаточно для подтверждения свойств теплозащитного покрытия.

Работа над кораблем, изначально известным как CEV (Crew Exploration Vehicle, Пилотируемое исследовательское транспортное средство), была анонсирована в 2004 году в рамках программы «Созвездие», которая предполагала возвращение американцев на Луну. Спустя три года, когда началась активная фаза работы над проектом, было объявлено, что испытания нового корабля должны начаться до конца 2014 года. Это обещание удалось сдержать, несмотря на то, что в 2011 году новый президент США Барак Обама закрыл программу «Созвездие». Корабль стал частью нового «гибкого пути» американской космонавтики, отделавшись сменой имени. Сейчас «Орион» называется MPCV – Multi-Purpose Crew Vehicle (Многоцелевое пилотируемое транспортное средство), а его целью вместо Луны стал Марс.

К сожалению, политические перемены сказались на сроках разработки космического аппарата. Хотя первый полет корабля состоялся в срок, фактически в 2014 году испытывается только спускаемый аппарат или, по-американски, командный отсек «Ориона». Второй необходимой частью является служебный модуль, который отвечает за двигательную систему, снабжает корабль энергией и обеспечивает температурный режим. В испытаниях 5 декабря эти функции выполняла верхняя ступень ракеты Delta IV Heavy.

Полноценный корабль сможет отправиться в космос только в 2017-2018 году. Предполагается, что беспилотный «Орион», используя вторую ступень новой сверхтяжелой ракеты Space Launch System в качестве двигательного модуля, совершит облет Луны. Пилотируемый полет с выходом на орбиту земного спутника состоится в 2020 или 2021 году. После этого экспедиции в дальний космос, цели которых пока не определены, предполагается отправлять раз в два года.

Пилотируемый корабль MPCV Orion, изображение ESA.

Стратегической целью НАСА является Марс. Предварительно высадка на эту планету намечена на середину 2030-х годов, однако подготовка к экспедиции еще не началась, и четкого плана работы у НАСА нет. В публичных заявлениях американского космического агентства часто подчеркивается, что «Орион» предназначен именно для полета на Марс. В действительности же такой аппарат – лишь один из многих элементов, необходимых для доставки космонавтов на поверхность соседней планеты.

Главной функцией «Ориона», «Дракона» (Dragon) компании SpaceX, космических шаттлов и российских «Союзов» является безопасная доставка людей в ближний космос и возвращение их на Землю. Из-за необходимости выдерживать большие нагрузки и высокую температуру при спуске в атмосферу, все они являются громоздкими. Между тем, именно небольшая грузоподъемность ракет накладывает основное ограничение на возможности космической техники. В результате, существующие пилотируемые корабли имеют настолько маленький внутренний объем, что на каждого космонавта приходится всего несколько кубометров воздуха. В таких условиях можно с комфортом пережить 6-часовой полет до МКС или, уже без комфорта, несколько дней пути до Луны, однако полугодовой полет без возможности вытянуться в полный рост ни один человек не выдержит. Существует несколько концепций марсианских экспедиций, однако во всех предлагается использовать большие многомодульные комплексы массой от 300 до 500 тонн.

Трансформируемый модуль BA-330 разработки компании Bigelow Aerospace.

Обязательным элементом долговременных космических экспедицией является дополнительный жилой модуль. Хотим ли мы исследовать далекий астероид, или облететь Венеру, или совершить высадку людей на Фобос или Марс – без жилого пространства для космонавтов не обойтись. Опыт создания таких конструкций есть у большинства «космических» стран, ведь много от жилого модуля и не требуется. Он всего лишь должен быть легким и достаточно объемным, чтобы в него поместились кроме людей припасы на много месяцев вперед. В этих целях можно использовать, например, слегка модифицированный научно-энергетический модуль (НЭМ), который разрабатывает РКК «Энергия» для МКС. Впрочем, Россия экспедиции в дальний космос не планирует. Подойдет также надувной отсек наподобие того, что создает американская компания Bigelow Aerospace. Существует у НАСА и концепция классического обитаемого отсека с жестким корпусом для дальних космических экспедиций, получившая название Deep Space Habitat. Для сравнения, внутренний объем корабля «Орион» составляет менее 9 куб. м, НЭМ – более 70 куб. м., модуля Bigelow – 330 куб. м.

Малый модуль «Поиск» российского сегмента МКС.

Другой важный элемент долгосрочной космической экспедиции связан с проблемой радиации. Если говорить упрощенно, космическое излучение состоит из заряженных и нейтральных частиц. На поверхности Земли радиационный фон остается комфортным для людей благодаря тому, что магнитное поле планеты останавливает поток тяжелых положительно заряженных протонов, идущих от Солнца, а атмосфера блокирует нейтральные частицы, прилетающие извне Солнечной системы. Орбита Международной космической станции находится ниже радиационных поясов Земли, поэтому космонавты более-менее защищены от коронарных выбросов на Солнце. Несмотря на это, за полгода пребывания на станции человек получает суммарную дозу радиации до 0,2 зиверт. Такой объем облучения, полученный за короткий срок, означал бы слабую форму лучевой болезни, однако организм намного лучше переносит распределенное во времени воздействие радиации.

По данным, собранным американским космическим аппаратом MSL (Mars Science Laboratory) в открытом космосе и на поверхности Марса, за 180-дневное путешествие к Марсу, полтора года пребывания на поверхности планеты и 180 дней обратного пути накопленная доза радиации составит 1,01 зиверта. Влияние космической радиации на организм изучено недостаточно хорошо, но формально медицина утверждает, что участие в марсианской экспедиции увеличит риск заболевания раком на 3-5%.

В действительности же дела обстоят несколько хуже. Как уже упоминалось выше, важным фактором переносимости радиации является ее равномерное распределение во времени. Однако значительная часть излучения, измеренного прибором на борту зонда MSL, была получена сразу после нескольких вспышек на Солнце. Типичная продолжительность протонного ливня, который возникает после солнечной вспышки, составляет от 12 часов до одних, редко до двух суток.

Необходимость экономить массу космического корабля не позволяет защитить от радиации жилой отсек целиком. Дополнительная проблема заключается в том, что галактические космические лучи (те самые, что не имеют электрического заряда и задерживаются атмосферой Земли) при попадании в защиту, предназначенную для остановки солнечных протонов, вызывают ливни опасных для здоровья вторичных частиц.

В связи с этим имеет смысл идея создать маленький «штормовой отсек», в котором космонавты смогут находиться только в наиболее опасные часы после коронарных выбросов. К сожалению, в прошлом люди не совершали длительных космических экспедиций, поэтому наработок по созданию таких модулей в США, России и других странах пока нет. Несмотря на это, так или иначе решать проблему радиации все равно придется, если НАСА решит не ограничиваться одним демонстрационным полетом к Марсу.

Ионный двигатель NEXT.

Все знают, что, поскольку в вакууме силы трения практически нет, для передвижения в космосе двигатели не нужны. К сожалению, космические корабли летают не по прямой линии (или, если говорить о полетах в сфере влияния Солнца, не по постоянной орбите). Для отлета с орбиты Земли, коррекции траектории, торможения и выхода на орбиту другой планеты необходимо затратить энергию. Единственный способ изменения скорости в космосе – реактивный. Чтобы ускориться или скорректировать направление движения, космический корабль должен отбросить вещество в противоположном направлении.

Для полета к Марсу потребуется отдельный двигательно-энергетический модуль – достаточно большой, чтобы перемещать в пространстве комплекс массой в сотни тонн. В настоящее время широко распространены два типа реактивных двигателей, которые подходят для создания такого модуля. Консервативный подход предполагает использование широко распространенных двигателей на топливной паре гидразин/тетраоксид азота, которые отличаются от двигателей ракет только размерами. Они создают хорошую тягу, но требуют большое количество топлива. Другой вариант – электрореактивные двигатели, ионные или плазменные. Они «съедают» гораздо меньше топлива (а это означает экономию на массе, выводимой в космос), но потребляют много электроэнергии. Тяга электрореактивных двигателей очень мала, но экономное расходование топлива позволяет использовать их в течение всего полета. Т. е. если аппарат с обычными двигателями летит с первоначально заданной скоростью, а запасы топлива тратит только на коррекцию курса или торможение при выходе на орбиту, то корабль с ионными двигателями может наращивать скорость в течение всего полета.

Таким образом, классические ракетные буксиры хорошо подходят для небольших экспедиций длительностью до полугода. Для дальних путешествий более перспективными являются электрореактивные двигатели. К сожалению, необходимая мощность солнечных батарей электрореактивного буксира, способного перемещать марсианский экспедиционный комплекс, составляет не менее – а скорее даже более – одного мегаватта. Это в четыре раза больше всей мощности, которую вырабатывают солнечные батареи Международной космической станции. Тем не менее, НАСА несколько лет назад рассматривало возможность создания перспективного буксира на солнечных батареях в рамках программы, которая носит название Solar Energy Propulsion («Движение на солнечной энергии»). В России сейчас исследуется возможность создания ядерного буксира мощностью до 500 киловатт.

Лунный посадочный модуль Eagle, фото NASA.

Еще одна деталь, необходимая для космической экспедиции – взлетно-посадочный модуль. Он понадобится только в тех миссиях, которые предусматривают высадку людей на поверхность достаточно крупных космических объектов. В зависимости от того, куда именно направляются люди, посадочный модуль может иметь абсолютно разную конструкцию. Для Луны, например, достаточно небольшого аппарата с универсальной двигательной установкой. Такой же, но меньшего размера, подойдет для крупных астероидов, карликовых планет и спутников Марса. Садиться же на сам Марс придется совсем иначе. Из-за наличия слабой атмосферы и значительной гравитации, посадка на ближайшую к нам планету – очень сложная задача. С одной стороны, аппарат должен иметь теплозащиту, чтобы не сгореть при трении о воздух. С другой – он не может затормозить при помощи одних только парашютов. Учитывая, что туда придется доставить целую ракету – иначе с поверхности Марса на орбиту не вернуться, – экспедиция превращается в проект как минимум на грани технологических возможностей нашей цивилизации. К счастью, НАСА уже сейчас озаботилось проблемой доставки крупных объектов на поверхность Марса. Агентство финансирует работу по созданию сверхзвуковой системы торможения низкой плотности (LDSD, Low-Density Supersonic Decelerator). Она представляет собой надувной аэродинамический щит с большим парашютом, который работает на начальном этапе посадки, и реактивным двигателем, который включается при приближении к поверхности планеты. Аэродинамический щит надувается перед входом в плотные слои атмосферы. Благодаря значительной площади он способен заметно замедлить аппарат во время прохождения через атмосферу и, следовательно, доставить на поверхность больше груза.

Low-Density Supersonic Decelerator, изображение NASA.

На этом, пожалуй, все. Собрав необходимые элементы на орбите в один комплекс, можно отправляться в дальнее космическое путешествие. Возможно, полет на Марс не состоится в середине 2030-х годов, как обещает НАСА. В технически сложных проектах сдвиг дат является обычным делом. Но можно не сомневаться, что через несколько лет, когда у НАСА появится корабль для полетов в дальний космос, нас ждет много интересных экспедиций и приключений.

После десятилетий орбитальных полетов, которые ассоциируются в массовом сознании разве что с видеозаписями того, как улыбчивые мужчины в синей форме в сотый раз показывают фокусы с летающими яблоками, разговоры об экспедициях к другим планетам и астероидам кажутся фантастикой, причем дорогой и бессмысленной. Да, на Марсе нет яблонь, а до соседних звезд даже с околосветовой скоростью пришлось бы лететь годы, но действительность такова, что доступный жителям Земли космос гораздо больше и интереснее, чем мы привыкли думать. Лет через пятьдесят какой-нибудь ученый будет готовиться к экспедиции на марсианскую станцию. А через двести лет космонавт сделает селфи на берегу метановой реки на Титане. Многие возражают, что деньги в космонавтику вкладывать бессмысленно, поскольку эта отрасль промышленности не приносит пользы экономике. Может и так. С другой стороны, эти же люди ничего не имеют против на порядок более заметных государственных вложений в оборонную промышленность, главная цель которой – собирать технику для простаивания в ангарах.

Подробности

Опубликовано: 04.12.2014 22:24

Представители руководства американского космического агентства, United Launch Alliance (производитель ракеты-носителя) и компании Lockheed Martin (разработчик корабля «Орион») хотят добиться того, чтобы испытания корабля состоялись не позднее пятницы 5 декабря. «Наш план – лететь завтра», – заявил Марк Гейер, руководитель программы «Орион». Запуск, ранее назначенный на сегодня, был отложен из-за технических проблем с ракетой-носителем Delta IV Heavy.

Проблема возникла за три минуты до старта. Датчики показали, что заправочно-сливные клапаны топливных баков первой ступени не герметичны. Эти клапаны должны быть полностью открыты при заправке ракеты, но закрываются непосредственно перед пуском. В ближайшие сутки все клапаны будут полностью проверены, что позволит избежать проблем, возникших в четверг. По словам Дэна Коллинза из ULA, специалисты компании готовы ручаться за работоспособность ракеты после проведенной проверки.

Прогноз погоды на пятницу несколько хуже, чем был в четверг. Вероятность выполнения всех погодных условий, необходимых для пуска, составляет 60%. Сегодня этот параметр был равен 70%, однако обратный отсчет перед стартом дважды замораживался из-за слишком высокого ветра у поверхности Земли.

Подробности

Опубликовано: 04.12.2014 10:54

Сегодня в 15:05 мск начнутся первые испытания американского пилотируемого корабля «Орион». На сайте ведется текстовая трансляция этого события.

UPD. Назначенный на 4 декабря запуск командного модуля американского корабля «Орион» не состоялся. Пуск ракеты четырежды переносился – сначала из-за проблем с судном, заплывшим в закрытую зону над траекторией полета ракеты, затем, дважды, из-за слишком сильного ветра и, наконец, из-за заклинивших дренажных клапанов водородных баков левого ускорителя и центрального модуля ракеты.

В связи с тем, что восстановить работоспособность клапанов не удалось до окончания 160-минутного пускового окна, пуск был перенесен на резервную дату – пятницу 5 декабря. Назначенное время суток не изменилось. Стартовое окно открывается в 15:05 мск и продлится 2 часа 40 минут.