Космические корабли будущего: Какими будут космические корабли будущего для межпланетных путешествий? ⋆ FutureNow

Какими будут космические корабли будущего для межпланетных путешествий? ⋆ FutureNow

Твитнуть

Узнайте какими будут космические корабли будущего и какие на сегодня существуют разработки космических апаратов, которые уже в ближайшем будущем смогут осуществлять межпланетные путешествия.

Космические корабли будущего: проекты и идеи, которые уже находятся на стадии исследования

Раннее и очень амбициозное начало

В 1973 году Британское межпланетное общество – сейчас самая старая космическая организация в мире – начало пятилетнее исследование по разработке беспилотного космического корабля, способного осуществить межзвездный полет.  

Проект “Дедалус” первым решил вопрос о возможности межзвездного путешествия. Целью проекта было выявить целесообразность путешествий людей к различным звездам с помощью технологии ближайшего будущего.        

Термоядерный двигатель

Задачу – развить мгновенно большую скорость, генерируя достаточную мощность и не сжигая космический корабль, не легко достичь.  

Команда Project Daedalus выбрала ракету с ядерным импульсом, который мог бы решить эту задачу. Небольшие термоядерные бомбы подрываются внутри магнитных полей позади космического аппарата, продвигая его вперед с максимально возможной эффективностью.     

Для выполнения этой миссии должна быть достигнута скорость больше 10 000 километров в секунду. Но это лишь небольшая часть вызова. Кто руководил бы космическим кораблем? Изощренная система автопилотов должна была бы взять на себя управление перевозки пассажиров по галактикам.        

Топливо для питания реакторов должно поступать из изотопа гелия-3, добытого из атмосферы Юпитера или Луны большим воздушным шаром. 

В конце концов, итоговый отчет, опубликованный в 1978 году., объявил, что межзвездный полет действительно возможен, но рабочий прототип еще не разработан. 

Сегодня космические агентства и университеты рассматривают идеи проекта «Дедал», а именно – использование ядерной энергетики в качестве двигателя.  

Тридцатилетний проект заложил основу межзвездных путешествий и был первым в своем роде.        

Проект “Икар”

Члены Британского межпланетного общества объединились с Фондом Тау Нуро в 2009 году, чтобы разработать надежный межзвездное космический зонд, используя ту же систему, базирующуюся на ядерном синтезе. Подобно той, что была разработана для проекта “Дедал”.      

Цели проекта – составить набор технических отчетов, которые опишут все детали межзвездного зонда, одновременно мотивируя следующее поколение ученых, которые будут дорабатывать конструкции этого космического корабля. Сейчас инженерный проект ищет волонтеров, чтобы довести его до конца.     

LightSail

Planetary Society запустило проект под названием LightSail, который рассматривает возможность постройки космического корабля, который был бы исключительно на солнечной энергии и приводился бы в движение под воздействием солнечного света. 

Первая итерация (LightSail 1) завершила круиз на орбите и передала свои первые сигналы обратно на Землю.  Его преемник LightSail 2 имеет намерение запуститься на борту ракеты SpaceX Heavy Falcon в 2018 году.                 

Понятие солнечного паруса, которое используется для движения в космосе, не является новым. Наряду с открытием фотона, такие астрономы, как Иоганнес Кеплер в 1600-х годах, уже говорили о возможности использовать энергию Солнца и перенести этот импульс как источник движения.      

Стивен Хокинг высказал собственное желание запустить легкий парус под названием Breakthrough Starshot. 

Хокинг описал небольшой космический зонд, который мог бы двигаться «на основе луча света», достигая примерно 160 млн. км/ч. Проект еще должен преодолеть значительные препятствия и много раундов финансирования.         

Кто создал первый автомобиль в мире?

Bussard Ramjet

В 1960 году американский физик задумал межзвездный космический корабль, который смог бы путешествовать со скоростью света. 

Вместо того, чтобы быть «загруженным» массой полезного груза – топливом, Рамжет Буссара опирался на сбор водорода и использование его в качестве топлива.

Как и оригинальный проект «Дедалус», реактивный аппарат использовал бы водород в реакторе ядерного синтеза для подачи энергии, необходимой для передвижения корабля к далеким звездам.     

Согласно подсчетам, ракетном устройства понадобится площадь сбора почти 10 000 квадратных километров.  

Антиматериальная ракета

Давно прошли мечты заправить межзвездные зонды изотопами водорода в ядерной реакции. Новые идеи межзвездного путешествия перенесли свое внимание на антиматерную тягу. 

Если предположить возможность направления огромного количества энергии, энергетический взрыв, вызванный взаимным уничтожением атомов, может быть собран и использован как ракетное испарение. Но, мы не в состоянии проверить это в реальности.     

Для антиматериальнай ракеты присущи ограничения: (1) огромная нагрузка опасного гамма-излучения, что является результатом антиматериальной реакции; (2) создание достаточного количества антиматерии для топлива; и (3) ограничения размера полезной нагрузки.       

Какое расстояние от Земли до Солнца и что такое астрономическая единица?

Институт передовых концепций NASA финансирует исследования новой конструкции космического корабля, что работает на антиматерии. Полагаясь на вновь открытые позитроны, полученные гамма-лучи были бы энергетически гораздо эффективнее.       

Джеральд Джексон, бывший физик Фермилаб, создал Kickstarter для испытания двигателя на антиматерии и воплощения двигателя на основе антиматерии в реальность. Еще около 100 000 000 долларов придется собрать для проведения испытания на Земле.      

Проект IXS

NASA создала собственный космический деформационный корабль Star Trek в 2016 году, который имеет много общего с USS Enterprise.    

Цель дизайнера апарата Марка Радемакера заключалась в том, чтобы “мотивировать молодых людей к карьере в NASA”, – сказал он для The Washington Post. 

Вместо того, чтобы полагаться на реакции ядерного синтеза или антиматериальную реакцию, IXS Enterprise использует преимущество варп-привода, который, расширит «пустое пространство звездного корабля […], толкая судно в направлении вперед».  

Большие кольца вокруг космические аппараты служат для формирования «пузыря» для уменьшения энергетических потребностей варп-привода.             

Как скоро все эти проекты космических кораблей будут реализованы?

Как мы видим, большинство существующих проектов находится скорее на теоретической стадии развития чем на стадии практического воплощения.

Даже для создания прототипов и проведение экспериментов нужны огромные инвестиции. Однако ситуация может измениться в любой момент, когда очередное научное открытие сделает один из теоретических планов реальным для воплощения в жизни.

И хочется верить, что это лиш вопрос времени, когда наши космические корабли смогут осуществлять межпланетные путешествия.

Космические корабли будущего — из чего они сделаны

На днях пилотируемый космический корабль Crew Dragon совершил успешную посадку в водах Мексиканского залива, и тем самым ознаменовал очередной успех Илона Маска. Эта тест-миссия была самой интригующей за всю историю космоса, ведь возможно, именно она станет первым шагом человечества на пути колонизации Марса.

А сталь оказалась круче

При создании Crew Dragon использовались самые различные материалы: от композитных на основе углеволокна и титана до легированной стали 301 и железоникелевого сплава Inconel. Последующие серии межпланетных челноков Starship, как изначально анонсировал Илон Мак, должны были иметь корпус из карбона. Но уже в начале 2019 года публика узнала, что дизайн пилотируемого корабля претерпел значительные изменения и его обшивка будет изготавливаться из нержавеющей стали.

Такое конструктивное решение Илон Маск объяснил слишком большой стоимостью углеволокна. В интервью журналу Popular Mechanics он уточнил, что этот материал очень сложен в обработке, особенно, когда надо его компилировать в 60…120 слоев. Причем при работе со сложными формами он дает до 35% отходов, а стоимость его за килограмм составляет 135 долларов. Взвесив все за и против в компании было принято решение заменить карбоновое полотно на специальный нержавеющий сплав и, как показало тестирование, такой подход оправдал себя по всем пунктам.

Легированная сталь с очень высоким содержанием хрома и никеля технологична в применении. Она демонстрирует высокую механическую прочность, пластичность и коррозионную стойкость и, главное, стойко выдерживает воздействие экстравысоких и криогенных температур, что является идеальным качеством для космической отрасли. При этом она еще хорошо сваривается и формуется.

Например, если углеродистую сталь охладить жидким азотом, она разлетается на осколки подобно стеклу даже от легкого точечного удара. Углеволокно, составляющее основу карбона, способно выдерживать в воздушной атмосфере до +370°С, а композитные смолы, делающие его монолитым, начинают плавиться и при меньшей температуре. В то время, как сталь 301 при температурах +1000°С снижает свой предел прочности в 8…10 раз, а при более «комфортных» +600°С всего менее, чем в 2 раза.

Пока Илон Макс не раскрывает всей интриги и не дает окончательного утвердительного ответа о том, какой же именно стальной легированный сплав будет использоваться для окончательного строительства звездолета Starship. Пока он только сделал заявление, что сталь 301 компания будет заменять на другую и, что возможно это будет сталь 304. Но, как говорится, время покажет. Ведь все же космос может преподнести еще немало сюрпризов.

Полет фантазии и фактический полет

Ничто так не будоражит человеческое воображение, как освоение далеких галактик и планет. Ведь прежде, чем люди увидели реальную перспективу в освоении космоса из научных работ Циолковского, мир уже давно зачитывался повестью Вольтера «Микромегас» и романами Жюля Верна «С Земли на Луну», Герберта Уэлса «Первые люди на Луне» и Алексея Толстого «Аэлита».

Но можно ли долететь до Марса или Луны на самолете? Конечно же, нет. Их полет основан на физическом контакте с воздухом. А в открытом космосе, как известно каждому школьнику, находится безвоздушное пространство.

Поэтому, чтобы обеспечить полеты людей к дальним планетам необходимо разработать принципиально новый вид космического челнока, который сможет транспортировать людей и все необходимые запасы, выполнять взлет, посадку и свободно маневрировать в межзвездном пространстве. Поэтому при их разработке надо не только использовать новые физические принципы конструирования, но и использовать уникальные материалы.

То жарко, то холодно

Любой летательный аппарат, стартующий с Земли, вначале проходит сквозь плотные атмосферные слои, от трения с которыми его обшивка разогревается до нескольких сот градусов Цельсия. А затем он пилотирует в холодном космосе, где температура на минуточку составляет -270°С. При этом, та часть корабля, которая попадает в зону солнечного излучения нагревается, в то время, как противоположная, остается холодной.

Такая контрастность является ключевой проблемой, над которой бьются космические институты всего мира. Как только человечество найдет относительно недорогие материалы, способные выдерживать экстравысокие и криогенные температуры, не утрачивая своей прочности и пластичности, это станет мощным броском в развитии нашей цивилизации и позволит разорвать путы земного притяжения и отправиться на ознакомление с безграничным простором Вселенной.

Лаборатория – планета Земля

Пока романтики заглядываются на звезды, прагматики усердно работают над созданием новых материалов, которые бы смогли помочь людям в создании наиболее эффективных межпланетных летательных аппаратов. Причем сфера разработки инновационных продуктов затрагивает не только основные конструктивные материалы, но и клеи, эластомеры и герметики, так как часто причиной поломки на тестируемых и действующих челноках стает термическая усталость паяных соединений или разгерметизация швов.

Кроме специальных требований к таким продуктам предъявляют и ряд общих. Это высокая технологичность, оптимальная стоимость и легковесность, так как каждый грамм увеличивает нагрузку на силовую установку.

Металлы

Для отсеков, где поддерживается стабильные и умеренные температуры применяются такие конструктивные материалы как алюминий, титан, бериллий. Несмотря на массовые научные разработки металлы были, есть и останутся на ближайшие время основными материалами для аэрокосмонавтики.

Металлические материалы, применяемые для создания летательных аппаратов

Индий

Применяется в термоэлектрических генераторах. Благодаря его использованию ученые смогли синтезировать термоэлектрический сплав, который поможет напрямую преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Такие материалы имеют сложную многокомпонентную структуру, за что и получили название скуттерудиты (skut-ta-Ru-dites).

NiTi-Hf

Коррозионно-стойкий сплав на основе никеля, титана и гафния. Является разработкой НАСА и широко используется для подшипников аэрокосмических приложений. Пока основное применение сплав находит в центрифугах орбитальных туалетов, ведь то, что в обыденной жизни норма, в условиях космоса – проблема. Возможно именно благодаря сплаву NiTi-Hf инженеры смогут значительно повысить комфорт на космических челноках.

Cu-MMC

Инновационный сплав на основе меди. Обладает самосмазывающими свойствами и стойко выдерживает температуры выше +200°С. Благодаря чему представляет отличную альтернативу для изготовления подшипников и пар трения скольжения и качения, функционирующих в глубоком вакууме.

B-Al

Композитный боралюминиевый сплав. Волокна бора выполняют функцию армирующего каркаса, а металл алюминия выступает связующим. Такая комбинация определила его прочность, легковесность, термостойкость и прецизионная стойкость к старению.

И снова стали

На ближайшую перспективу наиболее жаропрочными материалами по-прежнему остаются металл и стали, легированные хромом, никелем и молибденом. Они устойчивы к коррозии, вибрациям, радиационному и ультрафиолетовому излучению. Также стойко выдерживают критически высокие и низкие температуры и их перепады.

К тому же листовая сталь с высокой свариваемостью, пластичностью и технологичностью позволяет создать многослойные конструкции: сэндвичи с шестигранной ячейкой и стрингеры, которые являются наиболее эффективным решением для обшивки.

Композиты

Chain mail («кольчуга»)

В Лаборатории реактивного движения США была разработана космическая кольчуга, которую планируется использовать для защиты кораблей и астронавтов от радиационного излучения. Название и формула материала еще держатся в секрете, а разработчики сообщили, что с наружной части он покрыт серебряными пластинками, отражающими до 95% излучений разной природы, а внутренний слой эффективно поглощает тепловую энергию. К тому же, как и традиционная кольчуга, инновационный продукт, созданный и с применением 3D-печати, способен защитить от повреждений при столкновениях с космическим мусором и метеоритом.

Гранулированный диатомит

Обладает уникальными теплоизоляционными свойствами и легковесностью. Это делает диатомит отличной альтернативой при строительстве марсоходов и межзвездных летательных аппаратов.

Силиконы

Эти кремнийорганические вещества имеют очень разнообразные химические вариации с разными свойствами. Так, модификация RTV-S 691 используется для защиты элементов солнечных батарей: меандров, шин и зеркал.

Нано-технологии

Как показывают теоретические расчеты, наиболее эффективной внешней защитой для космических кораблей была бы не металлическая обшивка, а водородная или гелиевая оболочка. Но реализовать в жизни такое решение представляется практически невозможным, ну или почти невозможным. Ученые завершают опыты по созданию нано-трубок, которые по мнению специалистов и позволят создать облачную защиту космических челноков в будущем.

Стоит заметить, что если еще в конце прошлого века основная прерогатива по освоению космоса принадлежала США и РФ, то сегодня им составляют достойную конкуренцию Китай, Индия, Арабские эмираты и Иран. Эти страны стараются не афишировать используемые технологии. Вполне возможно, набор материалов, оптимально подходящий для космолетов, уже и существует или, как минимум, находится в стадии разработки, поэтому эпоха массового освоения космоса и межзвездного туризма может начнется гораздо раньше, чем мы все ожидаем.

Звездолеты из фильмов, которые могут стать прототипами кораблей будущего

Человек всегда грезил путешествиями. Сначала это были пешие прогулки, затем поиск новых земель и континентов на кораблях. Теперь же, когда вся планета Земля изучена вдоль и поперек, человечество обратило свой взор в космос.

Для покорения новых планет человеку потребуются мощные космические корабли. Несмотря на то, что современные технологии позволяют человеку бывать в космическом пространстве, о глобальных исследовательских экспедициях пока речи не идет. Поэтому люди снимают фильмы, в которых показывают, какими могут быть космические корабли будущего.

Звездолет USS Энтерпрайз (NCC-1701)

Космический корабль USS Enterprise является одним из самых узнаваемых как среди сторонников и поклонников космических путешествий, так и среди любителей фантастики и кинематографа. Конец 1950 – начало 1960 годов стало началом покорения космоса для человека. Поэтому нет ничего удивительного в том, что сериал «Звёздный путь», который появлялся в 1966 году, был очень популярен среди любителей фантастики.

Главные герои сериала «Звёздный путь» исследовали космос на звездолет USS Энтерпрайз NCC-1701. Именно этот космический корабль легко узнаваем огромным количеством людей и является одним из самых популярных представителей звездолетов.

Звездолет относится к тяжёлым крейсерам класса «Конституция». Он состоит из 3 основных модулей. Верхняя часть корабля представляет собой некую тарелку, внутри которой расположены жилые помещения. В верхней ее части находится капитанский мостик. Инженерные палубы и ангары находятся под тарелкой с жилыми помещениями. Именно данная часть и соединяет воедино первую и третью части корабля. Последним звеном в конструкции звездолета являются пара гандол, в которых установлены варп-двигатели. Именно благодаря им, корабль способен преодолевать скорость света и быстро перемещаться на дальние расстояния.

Машина пространства и времени «Тардис»

Научно-фантастический телесериал «Доктор Кто» считается в Великобритании одним и культовых произведений кинематографа. Сюжет сериала развивается вокруг инопланетного путешественника во времени – Доктора. Оп перемещается во времени и пространстве на своем космическом корабле под названием «Тардис».

Название корабля «Tardis» является аббревиатурой «Time And Relative Dimension In Space, что в переводе с английского языка обозначает «время и «относительные измерения в космосе».

Внешне корабль выглядит как обычная полицейская будка. Такие были широко распространены в Великобритании в 1960 годах. Однако внутри «Тардис» намного больше, чем выглядит снаружи. Для своей работы корабль берет энергию из ядра искусственной чёрной дыры.

Согласно сюжетной линии космический корабль обладает своего рода сознанием или искусственным интеллектом. Однако это стало известно только в последних сезонах кинофраншизы, которые появились уже в XXI веке. Сериал является самым продолжительным в мире. Он выходил на телеэкраны с 1963 по 1989 год. После чего новые серии начали выходить на телеэкранах с 2005 года.

Корабль «Тысячелетний сокол»

Сага «Звездные воины», созданная Джорджем Лукасом, является одной из самых культовых фантастических кинематографических франшиз. Лукас сумел причудливым образом соединить в себе классические образы рыцарей, борющихся со злом и несправедливостью и фантастических обитателей далеких планет.

Одним из самых знаковых кораблей франшизы является космический корабль «Тысячелетний сокол». Несмотря на то, что «сокол» относится к классу грузовых кораблей, он прошел массу модификаций. Каждый из хозяев корабля старался добавить в его конструкцию нечто, что по его мнению должно было улучшить грузовое судно.

На «Тысячелетнем соколе» установлены двигатели от списанных имперских кораблей. Это позволяет ему быть быстрее и маневреннее кораблей аналогичного класса. Корабль оснащен более мощными щитами, которые позволяют ему выдержать попадание лазера. Для поддержки щитов были заменены специальные мощные генераторы.

В связи с тем, что владельцы корабля долгое время промышляли контрабандой, кроме усиленных щитов его корпус был покрыт дюраллойевой броней. Несмотря на то, что «Тысячелетний сокол» относится к классу грузовых кораблей, на нем присутствует и вооружение. Изначально на корабле установили турельную пушку «Teme&Bak», а также 2 пушки Ах-108.

Мало кто из поклонников франшизы знает, что первоначально внешний вид «Тысячелетнего сокола» должен был быть абсолютно другим. Джордж Лукас увидел недоеденный гамбургер с маслиной на зубочистке, и после этого у него появилась идея образа космического корабля Хана Соло.

Космический корабль «Аксиома»

Космическое судно «Аксиома» относится к классу кораблей поколений. Его можно увидеть в анимационном полнометражном фильме WALL-E, созданного специалистами студий Walt Disney Pictures и Pixar Animation Studios.

Согласно сюжету мультфильма, человечество покидает планету в XXII столетии из-за огромного количества скопившихся на Земле не перерабатываемых отходов. Исход человечества с планеты происходит на корабле «Аксиома».

Космическая станция оснащена всем необходимым для жизни человека. Несколько поколений людей родились и вросли на полностью автоматизированном корабле «Аксиома».

Примеры подобного рода кораблей можно встретить в различной литературе и кинолентах. Они являются своего рода замкнутой экосистемой, благодаря которой остатки человечества могут без проблем переждать последствия планетарной катастрофы или же отправится на поиски нового дома в другие галактики.

Промышленный космический тягач USCSS The Nostromo

Космический корабль «Ностромо» демонстрируется в фантастическом фильме «Чужой», который вышел на экраны в 1979 году. Несмотря на то, что кинокартина Ридли Скотта вышла в конце ХХ века образ космического тягача был проработан очень тщательно.

Устройство относится к кораблям-буксирам класса «М». Оно предназначено транспортировки через космическое пространство тяжелых грузов и различного рода специализированных платформ.

Несмотря на довольно сложное устройство корабля, он является вполне автономной системой. Персонал необходим только для выполнения определенного рода функций. К ним относятся взлет и посадка, погрузочно-разгрузочные и ремонтные работы и пилотирование корабля в доки. В связи с этим экипаж «Ностромо» насчитывает всего 7 человек.

Многие эксперты уверены, что проработка деталей космического корабля USCSS The Nostromo является одной из лучших в фантастических фильмах конца XX века. Во многом именно поэтому корабль создаёт убедительный образ судна, которое действительно может появиться в будущем.

Космические корабли будущего: проекты, проблемы, перспективы. Освоение космоса

Человечество осваивает космическое пространство пилотируемыми кораблями уже более полувека. Увы, за это время оно, образно говоря, недалеко уплыло. Если сравнить Вселенную с океаном, мы всего лишь бродим у кромки прибоя по щиколотку в воде. Однажды, правда, решились поплавать немного поглубже (лунная программа «Аполлон»), и с тех пор живем воспоминаниями об этом событии как о высочайшем достижении.

До сих пор космические корабли в основном служат транспортом доставки на и обратно на Землю. Максимальная продолжительность автономного полета, достижимая многоразовым челноком «Спейс Шаттл», составляет всего лишь 30 дней, да и то теоретически. Но, быть может, космические корабли будущего станут гораздо совершеннее и универсальнее?

Уже лунные экспедиции «Аполлонов» наглядно показали, что требования к грядущим космолетам могут разительно отличаться от заданий для «космических такси». Лунная кабина «Аполлона» имела очень мало общего с обтекаемыми кораблями и не была рассчитана на полет в планетной атмосфере. Некоторое представление о том, как будут выглядеть космические корабли будущего, фото американских астронавтов дают более чем наглядно.

Самый серьезный фактор, который сдерживает эпизодическое исследование человеком Солнечной системы, не говоря уже об организации на планетах и их спутниках научных баз, — радиация. Проблемы возникают даже с лунными миссиями, длящимися от силы неделю. А полуторагодовой полет на Марс, который, казалось, вот-вот состоится, отодвигается все дальше и дальше. Исследования автоматами показали смертельно опасный для человека на всей трассе межпланетного перелета. Так что космические корабли будущего неизбежно обзаведутся серьезной противорадиационной защитой в сочетании со специальными медико-биологическими мерами для экипажа.

Понятно, что чем быстрее он доберется до места назначения, тем лучше. Но для быстрого полета нужны мощные двигатели. А для них, в свою очередь, высокоэффективное топливо, которое не занимало бы много места. Поэтому химические маршевые двигатели уже в ближайшем будущем уступят место ядерным. Если же ученым удастся укрощение антивещества, т. е. перевод массы в световое излучение, космические корабли будущего обретут В этом случае речь пойдет уже о достижении релятивистских скоростей и межзвездных экспедициях.

Еще одним серьезным препятствием на пути освоения человеком Вселенной станет длительное обеспечение его жизнедеятельности. Всего лишь за сутки человеческий организм потребляет немало кислорода, воды и пищи, выделяет твердые и жидкие отходы, выдыхает углекислый газ. Брать с собой на борт полный запас кислорода и продуктов бессмысленно из-за их огромного веса. Проблему решает бортовая замкнутая Однако до сих пор все эксперименты на эту тему не увенчались успехом. А без замкнутой СЖО немыслимы годами летящие сквозь пространство космические корабли будущего; картинки художников, конечно, поражают воображение, но не отражают реальное положение дел.

Итак, все проекты космолетов и звездолетов пока еще далеки от реального воплощения. И человечеству придется смириться с изучением Вселенной космонавтами под прикрытием и получением информации от автоматических зондов. Но это, конечно же, временно. Космонавтика не стоит на месте, и косвенные признаки показывают, что в этой сфере деятельности человечества зреет большой прорыв. Так что, возможно, космические корабли будущего будут построены и совершат первые полеты уже в XXI веке.

June 15th, 2014

Все мы много раз видели самые разнообразные космические станции и космические города в фантастических фильмах. Но все они нереалистичные. Брайан Верстиг из компании Spacehabs на основе реальных научных принципов разрабатывает концепты космических станций, которые однажды действительно можно будет построить. Одной из таких станций-поселений является Kalpana One. Точнее, улучшенная, современная версия концепта разработанного в 1970-х годах. Kalpana One представляется из себя цилиндрическую структуру с радиусом 250 метров и длиной 325 метров. Приблизительный уровень населения: 3000 граждан.

Давайте посмотрим на этот город подробнее …

Фото 2.

«Космическая станция Kalpana One Space Settlement является результатом исследований вполне реальных лимитов структуры и форм огромных космических поселений. Начиная с конца 60-х годов и вплоть до 80-х годов прошлого века человечество впитало в себя представление о тех формах и размерах возможных космических станций будущего, которые показывались все это время в научно-фантастических фильмах и на различных картинках. Однако многие из этих форм имели некоторые конструктивные недостатки, в результате которых в реальности такие сооружения страдали бы от недостаточной стабильности во время вращения в условиях космоса. Другие формы недостаточно эффективно использовали соотношение структурной и защитной массы для создания обитаемых областей», — рассказывает Верстиг.

Фото 3.

«При поиске той формы, которая позволила бы создать в условиях воздействия перегрузок живую и обитаемую область и обладала необходимой защитной массой, было установлено, что продолговатая форма станции станет самым подходящим выбором. Ввиду огромных размеров и дизайна такой станции, потребуется совсем немного усилий и корректировок, чтобы избегать ее колебаний».

Фото 4.

«С тем же радиусом 250 метров и глубиной в 325 метров, станция будет совершать два полных оборота вокруг себя в минуту и создавать ощущение того, что человек, находясь в ней, будет испытывать то чувство, как если бы он находился в условиях земной гравитации. А это очень важный аспект, так как гравитация позволит нам жить дольше в условиях космоса, ведь наши кости и мускулы будут развиваться так же, как они развивались бы на Земле. Так как подобные станции в будущем могут стать постоянным местом обитания для людей, то очень важно создать на них условия, максимально близкие к условиям на нашей планете. Сделать так, чтобы люди могли на ней не только работать, но и отдыхать. И отдыхать с изысками».

Фото 5.

«И хотя физика удара или бросания, скажем, мяча будет очень отличаться в такой среде от земной, на станции определенно будут предлагаться самые разнообразные спортивные (и не только) занятия и развлечения».

Фото 6.

Брайан Верстиг является концептуальным дизайнером и сосредоточен на работе будущих технологий и космических исследований. Он работал со множеством частных космических компаний, а также печатных изданий, которым демонстрировал концепты того, что человечество будет использовать в будущем для покорения космоса. Проект Kalpana One как раз является одним из таких концептов.

Фото 7.

Фото 8.

Фото 9.

Фото 10.

Фото 11.

А вот например еще старые концепты:

Научная база на Луне. Концепт 1959 года

Изображение: Журнал «Техника молодежи», 1965/10

Концепт Тороидальной колонии

Изображение: Дон Дэвис/ NASA/Ames Research Center

Разработанныйаэрокосмическим агентством NASA в 1970-х годах прошлого века. По задумке колония предназначалась бы для жизни 10 000 человек. Сама конструкция была модульная и позволяла бы подсоединять новые отсеки. Передвигаться в них можно было бы на специальном транспорте, получившего название ANTS.

Изображение и представление: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center

Сферы Берналь

Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center

Еще один концепт разрабатывался в NASA Ames Research Center в 1970-х годах. Население: 10 000. Основная идея Сферы Берналь заключается в сферических жилых отсеках. Населенная зона находится в центре сферы, ее окружают зоны для аграрного и сельскохозяйственного производства. В качестве освещения для жилых и сельскохозяйственных зон используется солнечный свет, который перенаправляется в них за счет системы солнечных зеркальных батарей. Остаточное тепло в космос выделяют специальные панели. Заводы и доки для космических кораблей находятся в специальной длиной трубе в центре сферы.

Изображение: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center

Изображение: Рик Гайдис /NASA/Ames Research Center

Концепт цилиндрической колонии, разработанный в 1970-х годах

Изображение: Рик Гайдис/ NASA/Ames Research Center

Предназначается для населения более одного миллиона человек. Идея концепта принадлежит американскому физику Джерарду К. Онилу.

Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center

Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center

Изображение и представление: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center

1975 год. Вид изнутри колонии, идея концепта которой принадлежит Онилу. Сельскохозяйственные сектора с различными видами овощей и растений располагаются на террасах, которые устанавливаются на каждый уровень колонии. Свет для урожая обеспечивают зеркала, отражающие солнечные лучи.

Изображение: NASA/Ames Research Center

Изображение: Журнал «Техника молодежи», 1977/4

Огромные орбитальные фермы, как эта на картинке, будут производить достаточно пищи для космических поселенцев

Изображение: Delta, 1980/1

Шахтерская колония на астероиде

Изображение: Delta, 1980/1

Тороидальная космическая колония будущего. 1982 год

Концепт космической базы. 1984 год

Изображение: Les Bosinas/NASA/Glenn Research Center

Концепт лунной базы. 1989 год

Изображение: NASA/JSC

Концепт многофункциональной марсианской базы. 1991 год

Изображение: NASA/Glenn Research Center

1995 год.

Луна

Естественный спутник Земли представляется отличным местом для проверки оборудования и подготовки людей для миссий по отправке на Марс.

Особые гравитационные условия Луны станут отличным местом для проведения спортивных соревнований.

Изображение: Пэт Ролингс/NASA

1997 год. Добыча льда на в темных кратерах лунного южного полюса открывают возможности для человеческой экспансии внутри Солнечной системы. В этом уникальном месте люди из космической колонии, работающей на энергии Солнца, будут производить топливо для отправки космических кораблей с лунной поверхности. Вода из потенциальных ледяных источников, или реголита будет течь внутри купольных ячеек и предотвращать воздействие пагубной радиации.

Изображение: Пэт Ролингс/NASA

В связи с новыми программами освоения космического пространства, которые запланировало на ближайшее время правительство России, перед членами Совета Федерации выступил Анатолий Перминов. Глава Роскосмоса проинформировал о текущем состоянии отрасли и перспективах ее развития в текущем десятилетии.

В своем выступлении Перминов раскритиковал не только Министерство финансов РФ, но и его главу господина Кудрина. Руководитель Федерального космического агентства по вопросу работы Минфина сказал следующее: «Сегодня мы завоевываем рынки только за счет своих технологий в области освоения космоса, та политика, которой придерживается Минфин, не позволяет нам в полном объеме выполнять проекты по завоеванию новых зарубежных рынков. Нам необходимо равняться на Китай. В этой стране поставлена конкретная задача: за пять лет оккупировать все рынки в Азии и Южной Америке, причем вкладываться в эти перспективные рынки на основе финансовой составляющей, Пекином поставлена задача, даже, несмотря на очевидный ущерб национальной экономике. В завоевании рынков основной фактор победы — финансовая составляющая. Сегодня мы сотрудничаем с Аргентиной, Чили, Бразилией и Кубой. С этими странами мы будем создавать космические аппараты».

По словам Перминова, Россия будет постепенно отходить от использования тяжелых ракетоносителей «Протон», которые функционируют на ядовитом топливе. Но это произойдет только в том случае, если новый РН «Ангара» пройдет успешно летные испытания. В РН «Ангара» применяется экологически чистое топливо. Первый его запуск намечен на 2013 год.

Согласно утверждению главы Роскосмоса, ведущие космические державы до этого времени не нашли компонентов, которые смогли бы обеспечить такую же тягу, как топливо, на котором работает «Протон». «Во всем мире в качестве топлива в тяжелых ракетах используется деметилгидразин, а также его всевозможные вариации, ТГ-02. Других компромиссных компонентов нет. Весь мир продолжает эксплуатировать эти тяжелые ракеты. Если отказаться от ракеты «Протон», мы получим полную остановку запусков аппаратов двойного и военного назначения, а коммерческие запуски сократятся на 50 процентов», — сказал Анатолий Перминов.

В своем докладе перед российскими сенаторами Анатолий Перминов затронул и тему перспектив разработки и испытаний нового российского космического корабля «Русь». В частности он указал на следующее: «Потребуются не менее пятнадцати безаварийных испытательных запусков в беспилотном режиме. После проведения тщательного анализа будет принято решение об отправке экипажа». На проведение беспилотных испытательных полетов может уйти не менее двух лет. Первый запуск ракеты «Русь» с космодрома Восточный будет осуществлен в 2015 году, а старт с экипажем – в 2018-м. Руководитель космического агентства РФ также сообщил, что космодром Восточный после окончания строительства будет в течение некоторого времени эксплуатироваться параллельно с действующими Байконуром и Плесецком.

Анатолий Перминов уверен, что экспедиция на Марс станет реальностью через четверть века. «Конечно, готовиться необходимо к полету. Это процесс длительный и поэтапный. Но лететь нам пока не на чем. Это абсурд – совершить полет на Марс на тех космических кораблях и двигателях, которые эксплуатируются у нас сегодня», – заявил глава Роскосмоса. «Речь идет о том, что нам необходимо строить новый корабль с совершенно измененной ядерной установкой мощностью мегаваттного класса и только в таком случае можно лететь на Марс. С учетом применения новых двигателей полет займет около месяца, но это реально лишь после 2035 года. Все эти пустые и абсурдные разговоры – типа я согласен на полет в один конец, только отпустите меня на Марс – просто ерунда. Какой результат для науки будет от такого полета? Очевидно, что никакого», – отметил руководитель Роскосмоса.

В Совете Федерации РФ также выступил и заместитель главы Роскосмоса Виталий Давыдов, который рассказал сенаторам о результатах проведения испытаний морской стратегической ракеты «Булава». В частности он сообщил: «Казалось бы, тяжелый период «Булавы» остался позади, мы сейчас устранили недоработки, которые были, и, в общем-то, с некоторой уверенностью разделяем оптимизм разработчиков, в том плане, что работа будет завершена».

Выявленные в ходе испытаний проблемы удалось решить благодаря мерам господдержки. В большей части способствовало утверждение программы развития ОПК. В бюджете были зарезервированы необходимые средства на финансирование начатых проектов, в том числе предусмотрено выделение средств на подготовку производства, которое связанно с «Булавой».

Виталий Давыдов отметил, что в принятой Госпрограмме вооружения-2020 одним из приоритетов является ракетно-космическая техника, финансирование на нее увеличено, и это придает уверенности в развитии освоения космоса в будущем.

Orion

После трагедии с шаттлом «Колумбия» авторитет кораблей программы Space Shuttle был серьезно подорван, и перед NASA появилась задача создать новый многоразовый пилотируемый челнок. В середине 2000-х годов этот проект получил название Crew Exploration Vehicle, однако впоследствии обрел более звучное и красивое имя – «Орион».

«Орион» — это частично пилотируемый многоразовый корабль, который, по сути, повторяет технический дизайн кораблей серии «Аполлон», но обладает куда более совершенной «начинкой», особенно электронной. Обновлению подверглось почти все — даже туалет в новом челноке будет по образу тех, что используются на МКС.

Предполагается, что корабли «Орион» начнут с околоземной деятельности – в основном, займутся доставкой астронавтов на орбитальную станцию. Потом начнется самое интересное: представители NASA заявляют, что новый челнок сможет вернуть человека на Луну, поможет высадить астронавтов на астероид и даже сделать «следующий большой скачок» (Next Giant Leap – уже официально один из слоганов, сопутствующих программе «Орион») – позволить человеку, наконец, ступить на поверхность Марса.

Первое серьезное испытание (Exploration Flight Test-1) во многом готового корабля начнется уже в декабре 2014 года – правда, это будет лишь орбитальный и непилотируемый полет для проведения первичных тестов. Первый же полет астронавтов на «Орионе» запланирован на начало 2020-х годов. Самой привлекательной, и от того наиболее вероятной (из-за своей сравнительно низкой цены) пилотируемой миссией, уготованной NASA новому челноку, пока что является посещение астероида, предварительно доставленного на лунную орбиту.

Концепт челнока «Орион» / ©NASA

SpaceShipTwo

Британская компания Virgin Galactic во главе с миллиардером Ричардом Брэнсоном является одним из локомотивов космического туризма и вскоре собирается поднять коммерческую космонавтику на новую ступень.

Приблизительно к концу 2014 года начнутся первые пассажирские запуски суборбитального челнока , который за 250 тыс. долларов будет способен прокатить шестерых счастливчиков на высоте 110 км над уровнем моря. Это на 10 км выше, чем Линия Кармана – установленная Международной авиационной федерацией граница между атмосферой Земли и космическим пространством.

Ракеты при запуске SpaceShipTwo не используются; вместо них челнок поднимает на необходимую высоту основной самолет – WhiteKnightTwo, потом корабль сбрасывают, и на нем включается основной – уже ракетный – двигатель, специально под него разработанный (RocketMotorTwo), который и выводит корабль на заветную черту в 110 км. Потом корабль снижается и на скорости 4200 км/ч вновь входит в атмосферу (причем может это делать под любым углом), а затем самостоятельно садится на аэродром.

Количество записавшихся на первые полеты SpaceShipTwo стремится к тысяче. Среди них актеры Эштон Катчер и Анджелина Джоли, а также, например, Джастин Бибер. Места для полета с Леонардо ДиКаприо вообще разыграли на благотворительном аукционе – оказалось, многие не прочь заплатить за такую услугу по миллиону долларов.

Кстати, недавнее решение Великобритании о постройке собственного коммерческого космодрома продиктовано, помимо прочего, необходимостью создания инфраструктуры для таких компаний, как Virgin Galactic. В данный момент компания использует космодром Spaceport America, располагающийся в американском штате Нью-Мексико.

SpaceShipTwo в самостоятельном полете / ©MarsScientific

Dawn

Миссия межпланетной автоматической станции Dawn («Рассвет») уникальна: спутник должен исследовать пару карликовых планет астероидного пояса (между Марсом и Юпитером), причем прямо с их орбиты. Если все удастся, то этот аппарат станет первым в истории спутником, посетившим орбиты двух разных небесных тел (не включая Землю).

Разработанный в NASA и запущенный в 2007 году, а также оснащенный экспериментальным ионным двигателем, аппарат уже успешно выполнил свое задание по исследованию каменистой протопланеты Весты в 2012 году. Все данные, полученные спутником, находятся в открытом публичном доступе.

В данный момент Dawn направляется к еще более интересному объекту — ледяной Церере. Эта протопланета (ранее классифицировавшаяся как астероид) обладает диаметром в 950 километров и очень приближенной к сферической формой. Имея массу в треть от всего астероидного пояса, Церера могла официально стать планетой (5-ой от Солнца), однако в 2006 году вместе с Плутоном получила статус карликовой планеты. По расчетам, ледяная мантия на ее поверхности может достигать 100 км в глубину; это значит, что пресной воды на Церере больше, чем на Земле.

Оба объекта – и Веста, и Церера – представляют для ученых огромный интерес. Их исследование позволит углубиться в понимание процессов, происходящих при формировании планет, а также факторов, на это влияющих.

Прибытие Dawn на орбиту Цереры ожидается в феврале 2015 года.

Концепт приближающегося к Весте Dawn / ©NASA/JPL-Caltech

New Horizons

Чуть позже, в июле 2015 года, планируется еще одно крупное событие, связанное с миссией другой межпланетной автоматической станции. Примерно в это время орбиты Плутона достигнет запущенный NASA в 2006 году аппарат New Horizons («Новые горизонты»), миссия которого – тщательное исследование Плутона и его спутников, а также пары объектов в Поясе Койпера (в зависимости от того, какие будут наиболее доступны в окружении спутника в 2015 году)

В данный момент аппарат обладает ярким рекордом – он достиг наибольшей скорости в сравнении с любым аппаратом, запущенным с Земли, и направляется к Плутону со скоростью в 16,26 км/c. Достичь этого New Horizons помогло гравитационное ускорение, которое он получил, пролетая вблизи Юпитера.

На Юпитере и его спутниках, кстати, были протестированы многие исследовательские функции аппарата. Покинув юпитерианскую систему, аппарат для экономии энергии погрузился в «сон», от которого его пробудит лишь приближение Плутона.

Концепт New Horizons на фоне Плутона и его спутника / ©NASA

Don Quijote

Миссия межпланетной автоматической станции «Дон Кихот», разрабатываемой Европейским космическим агентством (ЕКА), поистине рыцарская. Состоящий из двух аппаратов – исследовательского «Санчо» и «импактного» «Идальго», «Дон Кихот» должен будет раз и навсегда продемонстрировать – можно ли спасти человечество от неминуемого падения астероида, заставив потенциального человекоубийцу изменить курс.

Предполагается, что обе части аппарата достигнут какого-нибудь заранее выбранного астероида диаметром примерно 500 метров. «Санчо» будет вращаться вокруг него, проводя необходимые исследования.

Когда все будет готово, «Санчо» удалится от астероида на безопасное расстояние, а «Идальго» врежется в него на скорости 10 км/с. Затем «Санчо» вновь займется изучением объекта – точнее тем, какие последствия оставило столкновение: изменился ли курс астероида, насколько сильны разрушения в его структуре и т.д.

«Дон Кихота» планируется запустить примерно в 2016 году.

Концепт Don Quijote на фоне безымянного астероида / ©ESA — AOES Medialab

Луна-Глоб

В России возрождаются проекты лунных аппаратов, а из уст ответственных за российскую космическую отрасль людей все чаще раздаются слова о создании лунной колонии с триколором.

Создание космической базы на Луне – пока что отдаленная перспектива, а вот проекты межпланетных автоматических станций по исследованию искусственного спутника Земли вполне осуществимы прямо сейчас, и на протяжении уже нескольких лет главным из них в России является программа «Луна-Глоб» — фактически первый необходимый шаг на пути к потенциальному лунному поселению.

Межпланетный автоматический зонд «Луна-Глоб» в основном будет состоять из посадочного спускаемого аппарата. Он сядет на поверхность Луны в ее южном полярном регионе, предположительно в кратере Богуславского, и отработает механизм посадки на лунную поверхность. Также зонд займется изучением лунного грунта – бурением с целью взятия образцов грунта и дальнейшего его анализа на наличие льда (вода необходима как для жизнедеятельности космонавтов, так и потенциально в качестве водородного топлива для ракет).

Запуск аппарата множество раз откладывался по различным причинам, в данный момент годом запуска называется 2015. В дальнейшем, до запланированного на 2030-е годы пилотируемого полета, планируется запустить еще несколько более тяжелых зондов, в том числе «Луна-Ресурс», которые также займутся изучением Луны и прочими необходимыми подготовительными мероприятиями для будущей посадки космонавтов.

Концепт посадочного аппарата Луна-Глоб / ©Rusrep

Dream Chaser

Мини-шаттл Dream Chaser от компании Sierra Nevada Corporation разрабатывается для NASA в качестве надежного и многоразового пилотируемого аппарата для суборбитальных и орбитальных полетов. Предполагается использовать Dream Chaser для доставки астронавтов на МКС.

Запуск аппарата осуществляется ракетой Атлас-5. Сам шаттл, способный нести 7 человек, оснащен гибридными ракетными двигателями. Посадку, подобно SpaceShipTwo, он осуществляет самостоятельно и горизонтально – на космодроме.

Наряду с Dragon от компании SpaceX и CST-100 от Boeing, Dream Chaser является коммерческим претендентом на статус нового основного пилотируемого корабля для США и NASA (все три проекта получили государственное финансирование). Стоит отметить, что эти аппараты разрабатываются частным сектором американской космической отрасли при частичной государственной поддержке и нацелены на операции именно в околоземном пространстве. Что касается деятельности в более глубоком космосе, то у NASA уже есть собственная программа пилотируемых аппаратов, и это упомянутый выше «Орион».

Совсем недавно (22 июля 2014 года) были проведены испытания Dream Chaser, которые показали готовность всех ключевых систем к космическим полетам. Первый тестовый пилотируемый полет шаттла назначен на 2016 год.

Концепт Dream Chaser, пристыковавшегося к МКС / ©NASA

Inspiration Mars

Конечно, очень многим известно о проекте Mars One – планируемом космическом реалити-шоу, авторы которого сейчас проводят всемирный конкурс по отбору претендентов для пилотируемого полета на Марс к началу 2020-х годов и создания там постоянного человеческого поселения. Однако есть еще один схожий проект – Inspiration Mars.

Inpsiration Mars Foundation – это некоммерческая организация, созданная первым космическим туристом — американцем Дэннисом Тито. Тито предполагает собрать необходимые средства и осуществить отправку двух людей на космическом корабле к Марсу. Ни посадки, ни выхода на орбиту не планируется; только пролет мимо Красной планеты и возвращение на Землю. При удачном стечении обстоятельств миссия должна занять 501 день.

Средства предполагается привлечь как из частного сектора, так и из бюджета США; всего требуется от 1 до 2 миллиардов долларов, точная стоимость до сих пор не названа. В качестве аппарата, который можно привлечь для миссии, называется американский «Орион».

Тито полагает, что полет следует совершить уже в 2018 году (Марс в этот момент вновь максимально приблизится к Земле, что создаст удобные условия для межпланетного полета; в следующий раз такое будет только в 2031 году).

Есть и «План Б» на случай, если миссия будет не готова к 2018 году: продлить миссию до 589 дней, запустить аппарат в 2021 году и осуществить пролет не только мимо Марса, но и мимо Венеры.

Траектория вероятного полета Inspiration Mars / ©Inpsiration Mars Foundation

James Webb
Telescope

Космический телескоп, который стоит больше чем три марсохода Curiosity. James Webb Telescope – это наследник всемирно известного телескопа Hubble (аппаратура которого продолжает устаревать). В разработке проекта участвовали не только США, но и 16 других стран. Существенную помощь NASA оказали космические агентства Европы и Канады.

Телескоп стоимостью 8 миллиардов долларов (последняя озвученная Конгрессом цифра) предполагается запустить на ракете Arian 5 в октябре 2018 года и разместить в точке Лагранжа между Солнцем и Землей.

Главное зеркало телескопа состоит из 18 позолоченных подвижных зеркал, соединенных в одно, и обладает диаметром в 6,5 метров. Телескоп будет «видеть» в оптическом, ближнем и среднем инфракрасных диапазонах. С его помощью предполагается изучить ранние стадии развития Вселенной и увидеть чрезвычайно отдаленные от нашей галактики небесные тела, а также сделать более четкие, чем когда-либо, снимки объектов солнечной системы.

По своим возможностям James Webb превзойдет не только Hubble, но и другой важный космический телескоп – Spitzer Space Telescope.

Концепт Телескопа James Webb / ©NASA

JUICE

Межпланетная автоматическая станция Jupiter Icy Moon Explorer, вероятно, перевернет наши представления о малых телах Солнечной системы. Спутник JUICE, разрабатываемый ЕКА, отправится к Юпитеру в 2022 году и займется долгожданными исследованиями одних из самых интересных объектов Солнечной системы – трех ближайших и крупнейших спутников Юпитера из так называемой Галилеевой группы: Европы, Ганимеда и Каллисто.

Предполагается, что каждое из этих небесных тел обладает подледным океаном, то есть теоретически – условиями для зарождения жизни. JUICE вплотную займется изучением физических характеристик этих спутников, поиском органических молекул и исследованием состава льда (удаленно, через научную аппаратуру на борту).

Данные, полученные JUICE, помогут проанализировать юпитерианские спутники в качестве потенциальных целей для будущих пилотируемых полетов. В случае удачного запуска в запланированное время, аппарат достигнет системы Юпитера в 2030 году.

Концепт JUICE на фоне Юпитера и Европы / ©ESA

Российская орбитальная станция, которая придет на смену МКС, будет вечной, сообщается в годовом отчете . рассказывает о действующей сейчас крупнейшей околоземной лаборатории, перспективах российской станции и космических планах других стран, прежде всего США и Китая.

Эксплуатировать МКС планируется как минимум до 2024 года. После этого работа лаборатории будет завершена или продлена еще на четыре года. Партнеры по МКС, прежде всего США, Россия, и Япония, пока еще не приняли решение. Между тем будущее МКС напрямую связано с развитием новых космических технологий.

После отделения российского сегмента от МКС российская орбитальная лаборатория будет состоять из трех модулей: многоцелевого лабораторного с улучшенными эксплуатационными характеристиками «Наука», узлового «Причал» и научно-энергетического. Позднее национальную станцию планируется дооснастить еще тремя модулями — трансформируемым, шлюзовым и энергетическим.

Главная цель лаборатории — стать платформой для отработки технологий освоения дальнего космоса. Как сообщается в годовом отчете РКК, предполагается «непрерывное функционирование станции за счет замены выработавших ресурс модулей». Хотя первые три модуля должны быть частью МКС, до сих пор ни один из них к станции не запущен. Причины все те же. Рассмотрим, например, ситуацию с модулем «Наука».

С ним согласился вице-премьер . «Вопрос будущего пилотируемых программ надо обсуждать, а не плыть по течению, отвечая лишь за процесс, но не за результат. Ко мнению этого эксперта стоит прислушаться, а не привычно отмахиваться. Ждем от «Роскосмоса» объективного анализа ситуации и конкретных предложений. Иначе отстанем не только от США, но и от других космических держав. Останется лишь ностальгия по былым временам», —

Почему в будущем космические корабли будут делать методом экструзии / Хабр

Прошло 50 лет с момента посадки человека на Луну [и 62 года с момента вывода первого искусственного спутника на орбиту / прим. перев.], но, несмотря на все невероятные достижения технологий, полученные с того момента, нам ещё предстоит выйти в глубокий космос дальше, чем делала программа «Аполлон». Гигантский скачок, которого все ждали после прилунения, к примеру, пилотируемый полёт на Венеру, так и не случился. С тех пор мы застряли на низкой околоземной орбите (НОО), а возвращение в глубокий космос постоянно откладывается ещё на несколько лет.

Но почему? Если кратко, то путешествия в космосе чрезвычайно дороги. Они также опасны и сложны, однако последние аргументы меркнут перед невероятным счётом, с которым столкнётся любая страна, попытавшаяся отправить людей в космос более, чем на несколько сотен километров над поверхностью Земли. Чтобы у нас появился шанс улететь с этого камня, стоимость вывода килограмма груза на орбиту должна резко упасть.

К счастью, мы, наконец, начинаем наблюдать положительные подвижки на этом фронте Частные космические компании начинают понижать стоимость вывода полезной нагрузки в космос. В лучшие годы космический шаттл мог выводить на НОО 27500 кг груза по $500 млн за запуск. Сегодня Falcon Heavy от SpaceX может выводить 63800 кг груза меньше, чем за $100 млн. Пока ещё не мелочь, но практически революционное изменение.

Модуль полезной нагрузки ракеты Falcon Heavy

Однако тут есть нюанс. Производимые SpaceX и другими частными компаниями ракеты относительно малы. Пусть Falcon Heavy и поднимает груз более чем в два раза больший, чем у шаттла, однако его внутренний объём гораздо меньше. Это не было бы проблемой, если бы мы возили в космос свинцовые кирпичи, однако любой космический корабль, предназначенный для людей, придётся делать относительно большим, и в нём должно быть довольно много свободного пространства. К примеру, самый крупный модуль МКС физически не влез бы в обтекатель Falcon Heavy, хотя его масса составляет всего 15900 кг.

Для максимизации возможностей ракет с ограниченным объёмом необходимо сменить подход к разработке и постройке пилотируемых кораблей. Особенно предназначенных для долговременных полётов. Оказывается, именно на эту тему ведутся очень интересные исследования. Вместо того, чтобы отправлять на орбиту собранный корабль, есть надежда, что в итоге мы сможем отправлять в космос необработанные материалы, и печатать всё на месте.

Требуется дополнительная сборка

Чтобы собрать МКС до её текущего состояния, потребовалось более 20 лет и 36 запусков шаттлов, однако в сумме все модули составляют примерно 400 000 кг. Если бы мы могли работать только с общей массой, если бы можно было расплавить МКС и вывести её на орбиту в более плотном виде, коммерческие ракеты вроде Falcon Heavy или New Glenn от Blue Origin могли бы сделать это за несколько полётов.

Очевидно, не существует технологий, позволяющих нам собрать на орбите работающую космическую станцию или корабль для полёта на Марс из какой-то жижи. Но даже с текущим состоянием технологии моделирования методом наплавления (ММН), или 3D-печати, по мнению некоторых исследователей, мы сможем создавать крупные структуры на орбите. Представьте, что мы запустили под завязку заполненную ракету с исходным сырьём и роботизированным принтером, способным изготавливать экструзией и собирать из деталей структуры.

Роботизированные руки собирают направляющие 3D принтера

В таком случае одна тяжёлая ракета в принципе может набрать материала для строительства фермы, размер которой превысит всё, что человечество когда-либо выводило в космос. По завершению печати остова следующие запуски могут доставлять и устанавливать оборудование, к примеру, солнечные батареи и жилые модули для команды. И хотя их создание всё равно потребует работы по сборке на Земле, возможность создать «скелет» на орбите невероятно уменьшит время и стоимость постройки таких структур.

Этот вариант может показаться вам научной фантастикой, но именно для демонстрации таких возможностей компания Made In Space из Маунтин-Вью, Калифорния, недавно получила контракт на $74 млн от НАСА. В ближайшие несколько лет компания планирует запустить спутник «Архинавт-1», способный применять в космосе технологию 3D-печати, которую она впервые представила на борту МКС в 2014-м. Выйдя на орбиту, спутник создаст две балки длиной 10 метров, выходящие с обеих сторон корабля. В случае успеха «размах крыльев» «Архинавта» будет больше, чем у шаттла; несмотря на то, что он отправится в космос в миниатюрном отсеке ракеты-носителя «Электрон» шириной 1,2 м.

Распечатка мокрой мастерской

При разработке массивной ракеты «Сатурн-5» для программы «Аполло» у Вернера фон Брауна появилась замечательная идея. Почему бы не использовать вторую ступень ракеты в качестве отдельной космической станции, вместо того, чтобы отбрасывать её после того, как она израсходует топливо?

Он считал, что ёмкость из-под жидкого водорода даст астронавтам достаточно места для того, чтобы там можно было жить и работать – им понадобится только вывести оставшийся газ в космос. Затем команда, прилетевшая на второй ракете, откроет люк в верхней части ёмкости и введёт туда «модуль оборудования», в котором будут инвентарь, оборудование и шлюз для стыковки.

К сожалению, эта гипотетическая станция, которую назвали «мокрой мастерской», поскольку она должна была отправиться в космос с жидким водородом внутри, так и не вышла за пределы чертёжных досок. В итоге НАСА решило оборудовать третью ступень «Сатурн-5» отдельной космической станцией прямо на Земле, и запустить её в космос напрямую. Т.н. «сухая мастерская» в итоге превратилась в Skylab, первую американскую космическую станцию.

И, хотя 3D печать не такая «мокрая», как представлял себе Вернер фон Браун в те годы, она в итоге может позволить нам создавать космические станции на похожем принципе. Такие компании, как Lockheed Martin и Relativity Space уже используют 3D-печать для создания топливных ёмкостей на Земле. Если попытки печати ферм в космосе увенчаются у Made In Space успехом, следующим логическим шагом может стать оптимизация этой технологии печати цистерн для космоса.

Если в космосе можно будет распечатать полый цилиндр достаточной прочности и диаметра, в него можно будет установить люки и нагнать воздуха. Проверив на утечки, команды людей могли бы устанавливать в такие цилиндры оборудование и все инструменты, необходимые для превращения их в жилые модули для станций или кораблей. Такие распечатанные модули можно будет делать любой длины, в зависимости от нужд миссии – включая такие длины, которые намного превышают возможности ёмкостей для полезной нагрузки на любой из существующих или планируемых ракет.

К Луне и далее

Распечатанные на орбите структуры могут сыграть свою роль в возвращении человечества на Луну и в будущем путешествии на Марс. Потенциальная экономия посредством запуска ракет со строительными материалами слишком велика, чтобы её можно было игнорировать. Определённо у этого подхода есть свои технические проблемы, но они не выглядят непреодолимыми, учитывая те исследования, что уже проводятся с 3D-печатью на борту МКС.

Однако, вне зависимости от того, как именно люди доберутся до нашего ближайшего небесного соседа, Красной планеты, они почти наверняка сочтут 3D-печать бесценным инструментом. Хотя мы ещё только учимся печатать в космосе, у нас есть много десятилетий опыта аддитивного производства на твёрдой земле. Уменьшенная гравитация на Луне или Марсе не изменит фундаментально физику ММН, а местные материалы могут оказаться подходящими для создания из них крупных структур.

Так что, будут ли люди использовать 3D-печать для создания космической станции, где они тренируются, корабля, на котором они покинут Землю, или структур, где они будут вести исследования на поверхности планет, очевидно одно: эта технология станет бесценным инструментом для будущего изучения иных миров.

Космические боевые корабли в будущем. Концептуальные космические корабли будущего (фото). А что у нас

Звездные корабли и исследования космоса всегда были одной из основных тем научной фантастики. На протяжении многих лет писатели и режиссеры пытались фантазировать, на что способны космические корабли, и мечтали какими они смогут стать в будущем. В этом обзоре самые интересные и знаковые звездолеты, которые встречались в научной фантастике.

1. Serenity

сериал «Светлячок»

Корабль «Serenity» («Безмятежность») под руководством капитана Малькольма Рейнольдса можно было увидеть в сериале Firefly («Светлячок»). «Serenity»- это корабль класса Firefly, впервые приобретенный Рейнольдсом вскоре после галактической гражданской войны. Определяющей чертой корабля является отсутствие на нем оружия. Когда экипаж попадает в беду, он должен использовать всю свою изобретательность, чтобы выбраться из нее.

2. Derelict

франшиза «Чужой»

Названный «Derelict» (Заброшенный) и фигурирующий под кодовым названием Origin, инопланетный космический корабль был найден на LV-426 в фильме «Чужой». Он был впервые обнаружен корпорацией Weyland-Yutani, после чего его исследовала команда Nostromo. Никто не знает, как он попал на планету или кто его пилотировал. Единственные останки, которые могли быть потенциальным пилотом, были окаменелым существом. В этом зловещем корабле размещались яйца ксеноморфов.

3. Discovery 1

фильм «Космическая одиссея»

Фильм 2001 года — классика фантастических фильмов, а космический корабль «Discovery 1» в нем является почти таким же знаковым. Построенный для пилотируемой миссии на Юпитер, «Discovery 1» не был оснащен оружием, но у него была одна из самых передовых систем искусственного интеллекта, известных человеку (HAL 9000).

4. Battlestar Galactica

фильм «Звездный крейсер «Галактика»

«Battlestar Galactica» из одноименного фильма («Звездный крейсер «Галактика») имеет дизайн настоящего убийцы и легендарную историю. Он считался реликвией и должен был быть выведен из эксплуатации, но стал единственным защитником человечества после нападения Сайлона на Двенадцать колоний.

5. Bird of Prey

франшиза «Звездный путь»

«Bird of Prey» («Хищная птица») был военный корабль Империи Клингонов в «Звездном пути» («Star Trek»). В то время как его огневая мощь варьировалась от корабля к кораблю, обычно «Птицы» использовали фотонные торпеды. Они считались наиболее опасными из-за того, что были оснащены маскирующим устройством.

6. Normandy SR-2

видеоигра «Mass Effect 2»

«Normandy SR-2» имеет особенно крутой внешний дизайн. Будучи преемником SR-1, он был построен, чтобы помочь командиру Шепарду остановить похищения людей расой Коллекционеров. Корабль оснащен высокотехнологичным вооружением и средствами защиты и постоянно усовершенствуется на протяжении всей игры.

7. USS Enterprise

франшиза «Звездный путь»

Как же можно не включить в данный перечень «USS Enterprise» («Энтерпрайз») из «Звездного пути» («Star Trek»). Конечно, многим фанатам данной саги будет интересно, какую версию корабля стоит выбрать. Естественно же, это будет неповторимый NCC-1701 под капитанством самого Джеймса Кирка.

8. Imperial Star Destroyer

франшиза «Звездные войны»

«Imperial Star Destroyer» был частью огромного флота Империи, который поддерживал контроль и порядок во всей галактике. Обладая огромными размерами и большим количеством оружия, годами он символизировал господствующую власть Империи.

9. Tie Fighter

франшиза «Звездные войны»

«Tie Fighter» — один из самых крутых и уникальных кораблей в галактике. Хотя у него нет щитов, гиперпривода или даже систем жизнеобеспечения, его быстрый двигатель и маневренность делают его тяжелой целью для противника.

10. X-Wing

франшиза «Звездные войны»

Используемый некоторыми из лучших пилотов-истребителей в галактике, «Tie Fighter» является звездолетом, который выбрало в качестве вооружения повстанцы в «Звездных войнах». Именно он сыграл ключевую роль в битве при Явине и битве при Эндоре. Крылья этого истребителя, вооруженного четырьмя лазерными пушками и протонными торпедами, раскладывались в форму буквы «X» при атаке.

11. Milano

франшиза «Хранители Галактики»

В фильме «Хранители Галактики» «Милано» был звездным кораблем класса «M-Ship», который использовал Звездный лорд, чтобы найти таинственный шар и продать его, дабы избавиться от Йонды и его банды. Позднее он сыграл ключевую роль в битве при Ксандаре. Звездный лорд назвал корабль в подруги детства, Алиссы Милано.

12. USCSS Nostromo

франшиза «Звездные войны»

Космический буксир «USCSS Nostromo» («Ностромо»), которым руководил капитан Артур Даллас исследовал Derelict, что привело к возможному рождению одиночного ксеноморфа.

13. Millenium Falcon

франшиза «Звездные войны»

The «Millenium Falcon» («Тысячелетний ястреб») — это, без сомнения, лучший космический корабль во всей научной фантастике. Его супер крутой дизайн, изношенный внешний вид, невероятная скорость, а также тот факт, что он пилотируется Ханом Соло, отличает его от остальных. Лэндо Калриссиан, который проиграл Хану Соло корабль сказал: «Это самый быстрый кусок мусора в галактике».

14. Trimaxion Drone

фильм «Полет навигатора»

«Trimaxion Drone» — космический аппарат в фильме «Полет навигатора». Он пилотируется компьютером с искусственным интеллектом и выглядит как хромированная ракушка. Способности корабля довольно выдающиеся, он способен летать быстрее скорости света и путешествовать во времени.

15. Slave I

франшиза «Звездные войны»

«Slave I» («Раб 1») — патрульно-атакующий корабль типа «Огневержец-31», который использовал знаменитый Боба Фетт в «Звездных войнах». В фильме «Империя наносит ответный удар» Slave I привез замороженного в карбоните Хана Соло Джаббе Хатту. Наиболее характерной особенностью «Slave I» является его вертикальное положение во время полета и горизонтальное во время посадки.

БОНУС

В продолжение темы рассказ про . Сложно поверить, что это реальность.

Практически каждый любитель научно-фантастических фильмов знает, что такое «Звезда смерти». Это такая большая серая и круглая космическая станция из киноэпопеи «Звездные войны», внешне очень напоминающая Луну. Это межгалактический уничтожитель планет, который по сути сам является искусственной планетой, состоящей из стали и населенной штурмовиками.

Можем ли мы в реальности построить такую искусственную планету и бороздить на ней просторы галактики? В теории — да. Только на это потребуется невероятное количество человеческих и финансовых ресурсов.

«Станция размером со «Звезду смерти» потребует колоссального запаса материалов для строительства», — говорит Ду.

Вопрос строительства «Звезды смерти» — без шуток — поднимался даже американским Белым домом, после того как общество отправило соответствующую петицию для рассмотрения. Официальный ответ властей гласил, что только на сталь для строительства потребуется 852 000 000 000 000 000 долларов.

Давайте предположим, что вопрос денег не является проблемой и «Звезду смерти» действительно построили. Что дальше? А дальше в дело включится старая добрая физика. И это окажется действительно проблемой.

«Для возможности движения «Звезды смерти» через космос потребуется беспрецедентный объем энергии», — продолжает Ду.

«Масса станции будет эквивалентна массе Деймоса, одного из спутников Марса. У человечества просто нет возможностей и необходимых технологий, чтобы построить двигатель, способный передвигать таких великанов».

Орбитальная станция «Дальний космос 9»

Итак, мы выяснили, что «Звезда смерти» слишком большая (по крайней мере на сегодняшний взгляд) для путешествий в космосе. Возможно, нам поможет какая-нибудь космическая станция меньшего размера, такая как, например, «Дальний космос 9», на которой происходят события сериала «Звездный путь» (1993-1999 гг.). В этом сериале станция находится на орбите вымышленной планеты Бэйджор и является отличным местом обитания и настоящим галактическим торговым центром.

«Опять же, потребуется очень много ресурсов для строительства подобной станции», — говорит Ду.

«Основной вопрос заключается в следующем: производить ли доставку необходимого материала к той планете, на орбите которой будет находиться будущая станция, или же добывать необходимые ресурсы прямо на месте, скажем, на каком-нибудь астероиде или спутнике одной из местных планет?»

Ду говорит, что доставка каждого килограмма полезного груза в космос на низкую орбиту Земли обходится сейчас примерно в 20 000 долларов. Учитывая это, вероятнее всего, было бы целесообразнее отправить какой-нибудь роботизированный космический аппарат на добычу полезных ископаемых на один из местных астероидов, чем доставлять на место нужный материал с Земли.

Еще одним вопросом, который потребует обязательного решения, будет, конечно же, вопрос жизнеобеспечения. В том же «Звездном пути» станция «Дальний космос 9» не была полностью автономной. Она являлась торговым галактическим центром, новые запасы для которого доставлялись различными торговцами, а также в ходе поставок с планеты Бэйджор. По мнению Ду, при строительстве подобных космических станций для обитания в любом случае потребуется время от времени проводить миссии по поставке новых продовольствий.

«Станция подобного размера, скорее всего, будет функционировать благодаря созданию и комбинации использования биологических сред (например, выращивания водорослей для питания) и систем жизнеобеспечения, основанных на химико-технологических процессах, как, например, на МКС», — объясняет Ду.

«Эти системы не будут полностью автономными. Они будут требовать периодического обслуживания, пополнения запасов воды, кислорода, поставок новых запчастей и так далее».

Марсианская станция как в фильме «Миссия на Марс»

В этом фильме присутствует очень много реального фантастического бреда. Торнадо на Марсе? Мистические обелиски пришельцев? Но больше всего смущает описанный в фильме факт того, что на Марсе очень просто обустроить себе жилище и обеспечить себя запасами воды и кислорода. Оставшийся в одиночку на Марсе герой актера Дона Чидла объясняет, что смог выжить на Красной планете благодаря созданию небольшого огорода.

«Это работает. Я даю им свет и углекислый газ, они мне — кислород и пищу».

Если это так легко, то что мы до сих пор делаем здесь, на Земле?

«В теории создать марсианскую теплицу действительно возможно. Однако выращивание растений обладает рядом особенностей. И если сравнивать трудозатраты на выращивание растений на Марсе и стоимость доставки на Красную планету уже готовых продуктов с Земли, то проще и дешевле будет доставлять готовые и запакованные продукты, дополняя запасы лишь частью выращенных сельскохозяйственных культур, имеющих очень высокую степень урожайности. Более того, выбирать нужно будет растения с минимальным циклом созревания. Например, различные салатные культуры».

Несмотря на уверенность Чидла в том, что между растениями и человеком имеются тесные связи (на Земле оно, может, так и есть), в суровых климатических условиях Марса растения и человек будут находиться в совсем неестественной для них окружающей среде. Не следует также забывать и о таком аспекте, как различия в интенсивности фотосинтеза сельскохозяйственных культур. Для выращивания растений потребуются сложные закрытые системы для контроля за окружающей средой. И это весьма серьезная задача, так как в таком случае людям и растениям придется делить единую атмосферу. Решение этой проблемы на практике потребует использования изолированных парниковых камер для роста, но это в свою очередь повысит общую стоимость затрат.

Выращивание растений, может, и является хорошей идеей, но лучше запастись дополнительной провизией, которую можно будет взять с собой перед полетом в один конец.

Клауд-Сити. Город, парящий в атмосфере планеты

Знаменитый «город в облаках» Лэндо Калриссиана из «Звездных войн» представляется довольно интересной идеей для научной фантастики. Однако могут ли планеты с весьма плотной атмосферой, но суровой поверхностью являться подходящей площадкой для выживания и даже процветания человечества? Эксперты из NASA считают, что это действительно возможно. И самым подходящим кандидатом на роль такой планеты в нашей Солнечной системе является Венера.

Научно-исследовательский центр в Лэнгли в свое время изучал эту идею и до сих пор работает над концептами космических аппаратов, которые смогли бы отправить человека к верхним слоям атмосферы Венеры. Мы уже писали о том, что строительство гигантской станции размером с город будет очень сложной задачей, практически невозможной, но еще сложнее может быть поиск ответа на вопрос о том, как удержать космический корабль в верхних слоях атмосферы.

«Вход в атмосферу является одним из сложнейших испытаний в ходе космического полета», — говорит Ду.

«Вы даже не представляете, какие «7 минут ужаса» пришлось перенести «Кьюриосити» в момент посадки на Марс. А удержать гигантскую жилую станцию в верхних слоях атмосферы будет гораздо сложнее. Когда вы входите в атмосферу на скорости нескольких тысяч километров в секунду, вам потребуется за считанные минуты активировать системы торможения и стабилизации аппарата в атмосфере. В противном случае вы просто разобьетесь».

Опять же, одним из преимуществ летающего города Калриссиана является постоянный доступ к чистому и свежему воздуху, о чем можно полностью забыть, если мы говорим о реальных условиях и в частности условиях Венеры. Кроме того, придется разработать специальные скафандры, облачаясь в которые люди смогут спускаться вниз и пополнять запасы материалов на адской поверхности этой планеты. Ду имеет на этот счет несколько идей:

«Для обитания в атмосфере, в зависимости от выбранного места, можно, например, проводить очистку атмосферы вокруг станции (на Венере вы можете перерабатывать CO2 в O2, например), или же можно отправить роботов-шахтеров на поверхность с помощью троса, например, для добычи полезных ископаемых и последующей доставки их обратно на станцию. В условиях Венеры это опять же будет чрезвычайно сложной задачей».

В общем, идея Клауд-Сити выглядит совсем не подходящей со многих сторон.

Гигантский космический корабль «Аксиома» из мультика «ВАЛЛ-И»

Потрясающий и трогательный научно-фантастический мультфильм «ВАЛЛ-И» предлагает относительно реалистичный вариант исхода человечества с Земли. В то время как роботы пытаются очистить поверхность Земли от скопившегося на ней мусора, люди улетают из системы в дальний космос на гигантском космическом корабле. Звучит вполне реалистично, правда? Космические корабли мы уже делать научились, так давайте просто сделаем их больше?

На самом же деле эта идея является, по мнению Ду, чуть ли не самой нереальной из предложенного в этой статье списка.

«В мультфильме показано, что корабль «Аксиома» находится в очень дальнем космосе. Поэтому, вероятнее всего, доступа к любым внешним ресурсам, которые могут потребоваться для поддержания на корабле жизни, он, скорее всего, не имеет. Например, так как корабль будет находиться далеко от нашего Солнца или любого другого источника солнечной энергии, то, скорее всего, работать он будет на базе ядерного реактора. Население корабля составляет несколько тысяч человек. Всем им нужно есть, пить, дышать воздухом. Все эти ресурсы нужно откуда-то брать, а также еще и не забывать о переработке отходов, которые обязательно будут накапливаться с употреблением этих ресурсов».

«Даже если использовать какую-нибудь сверхвысокотехнологическую систему биологического жизнеобеспечения, то нахождение в космической среде, не способной обеспечить пополнение космического корабля нужными объемами энергии, будет означать, что все эти системы жизнеобеспечения не смогут поддерживать биологические процессы на его борту. Короче говоря — вариант с гигантским космическим кораблем выглядит наиболее фантастическим».

Мир-кольцо. Элизиум

Миры-кольца, какими они представлены, например, в фантастическом боевике «Элизиум» или видеоигре «Halo», являются, пожалуй, одними из самых интересных идей для космических станций будущего. В «Элизиуме» станция находится близко к Земле и, если игнорировать ее размеры, обладает определенной долей реалистичности. Однако самая большая проблема здесь заключается в ее «открытости», что уже только по виду — чистая фантастика.

«Возможно, самым спорным вопросом по поводу станции «Элизиум» является ее открытость для космической среды», — объясняет Ду.

«В фильме показано, как космический корабль просто садится на лужайку после того, как прилетает из открытого космоса. Здесь нет никаких стыковочных шлюзов и тому подобного. А ведь такая станция должна быть полностью изолирована от внешней среды. В противном случае атмосфера здесь долго не задержится. Возможно, открытые участки станции можно будет защитить каким-то невидимым полем, которое позволит солнечному свету проникать внутрь и поддерживать жизнь в высаженных здесь растениях и деревьях. Но пока это всего лишь фантастика. Таких технологий нет».

Самая идея станции в форме колец замечательная, но пока нереализуемая.

Подземные города как в «Матрице»

События трилогии «Матрица» в действительности происходят на Земле. Однако поверхность планеты заселена роботами-убийцами, и поэтому наш дом выглядит как чужой и очень негостеприимный мир. Для выживания людям пришлось спуститься под землю, ближе к ядру планеты, где все еще тепло и более безопасно. Основная же проблема при таких реальных стечениях обстоятельств, помимо, конечно же, сложности при транспортировке оборудования, которое потребуется для создания подземной колонии, будет заключаться в поддержании контакта с остальным человечеством. Ду объясняет эту сложность на примере Марса:

«Подземные колонии могут встретиться с проблемами общения между собой. Связь между подземными колониями на Марсе и Земле потребует создания отдельных мощных коммуникационных линий и орбитальных спутников, которые станут мостом для передачи сообщений между двумя планетами. Если потребуется наличие постоянной коммуникационной линии, то в этом случае будет необходимо использование как минимум еще одного дополнительного спутника, который будет располагаться на орбите Солнца. Он будет принимать сигнал и отправлять его на Землю, когда наша планета и Марс будут находиться по разные стороны звезды».

Терраформированный астероид как в романе «2312»

В романе Кима Стэнли Робинсона люди провели терраформирование астероида и построили на нем своего рода террариум, в котором искусственная гравитация создается за счет центростремительной силы.

Эксперт NASA Эл Глобус говорит, что важнее всего будет решить вопрос герметичности астероида, учитывая, что большинство из них представляются по сути большими кусками различного космического «мусора». Кроме того, эксперт говорит, что астероиды очень плохо поддаются вращению, а изменение центра его гравитации потребует определенных усилий при корректировке его курса.

«Однако строительство космической станции на астероиде действительно возможно. Нужно будет лишь найти большой и наиболее подходящий летающий кусок скалы», — говорит Ду.

«Что интересно, NASA планирует нечто подобное в рамках своей миссии Asteroid Redirect Mission».

«Одна из задач заключается в отборе наиболее подходящего астероида, обладающего нужной структурой, формой и орбитой. Были концепты, согласно которым рассматривался вопрос помещения астероида на периодические орбиты между Землей и Марсом. Поведение астероидов в данном случае изменялось таким образом, что они действовали бы как транспортники между двумя планетами. Дополнительная масса вокруг астероида в свою очередь обеспечивала защиту от воздействия космической радиации».

«Главная же задача, связанная с данным концептом, заключалась бы в передвижении потенциально достаточно подходящего для обитания астероида на определенную орбиту (это потребовало бы наличия технологий, которыми мы в настоящий момент не обладаем), а также добыче и переработке полезных ископаемых на этом астероиде. Опыта в этом у нас пока тоже нет».

«Размеры и плотность подобного объекта больше подходят для отправки туда команды из 4-6 человек, нежели строительства чего-то уровня колонии. И подготовкой к этому NASA сейчас и занимается».

Однако «Интерстеллар» является просто научной фантастикой, а доктор Уайт, в свою очередь, работает во вполне реальной сфере разработки продвинутых технологий для космических передвижений в лаборатории NASA. Здесь уже нет места научной фантастике. Здесь реальная наука. И если отбросить все проблемы, связанные с урезанным бюджетом аэрокосмического агентства, то следующие слова Уайта выглядят вполне многообещающе:

«Возможно, опыт «Стартрека» в рамках нашего времени не является настолько уж и удаленной возможностью».

Другими словами, доктор Уайт хочет сказать, что он и его коллеги не заняты созданием какого-то гипотетического фильма, или простыми 3D-набросками и идеями, связанными с варп-двигателем. Они не просто считают, что создание варп-двигателя в реальной жизни представляется с теоретической точки зрения возможным. Они на самом деле разрабатывают первый варп-двигатель:

«Работая в лаборатории Eagleworks, в глубоких недрах Космического центра Джонсона, принадлежащего NASA, доктор Уайт и его команда ученых стараются найти лазейки, которые бы позволили воплотить мечту в реальность. Команда уже «создала симуляционный стенд для теста специального интерферометра, за счет которого ученые попытаются сгенерировать и определить микроскопические варп-пузыри. Устройство получило название интерферометр варп-поля Уайта-Джеди».

Сейчас это может показаться незначительным достижением, однако те открытия, которые стоят за этим изобретением, могут оказаться бесконечно полезными в дальнейших исследованиях.

«Несмотря на то, что это лишь небольшое продвижение в этом направлении, оно уже может являться доказательством существования самой возможности варп-двигателя, как в свое время являлся показ Чикагской поленницы (первого искусственного ядерного реактора). В декабре 1942 года была проведена первая в истории демонстрация управляемой самоподдерживающейся цепной ядерной реакции, в результате которой было выработано целых полватта электрической энергии. Вскоре после демонстрации, в ноябре 1943 года, был запущен реактор мощностью уже около четырех мегаватт. Приведение доказательства существования является критическим моментом для научной идеи и может стать отправной точкой в развитии технологий».

Если работа ученых в конечном итоге окажется успешной, то, по мнению доктора Уайта, будет создан двигатель, которой сможет доставить нас до Альфы Центавра «в течение двух недель по меркам земного времени». При этом течение времени на корабле будет таким же, как и на Земле.

«Приливные силы внутри варп-пузыря не будут вызывать проблем у человека, и все путешествие будет восприниматься им так, как если бы он находился в условиях нулевого ускорения. При включении варп-поля никого не притянет с огромной силой к корпусу корабля, нет, в этом бы случае путешествие оказалось бы очень коротким и трагичным».

Человечество осваивает космическое пространство пилотируемыми кораблями уже более полувека. Увы, за это время оно, образно говоря, недалеко уплыло. Если сравнить Вселенную с океаном, мы всего лишь бродим у кромки прибоя по щиколотку в воде. Однажды, правда, решились поплавать немного поглубже (лунная программа «Аполлон»), и с тех пор живем воспоминаниями об этом событии как о высочайшем достижении.

До сих пор космические корабли в основном служат транспортом доставки на и обратно на Землю. Максимальная продолжительность автономного полета, достижимая многоразовым челноком «Спейс Шаттл», составляет всего лишь 30 дней, да и то теоретически. Но, быть может, космические корабли будущего станут гораздо совершеннее и универсальнее?

Уже лунные экспедиции «Аполлонов» наглядно показали, что требования к грядущим космолетам могут разительно отличаться от заданий для «космических такси». Лунная кабина «Аполлона» имела очень мало общего с обтекаемыми кораблями и не была рассчитана на полет в планетной атмосфере. Некоторое представление о том, как будут выглядеть космические корабли будущего, фото американских астронавтов дают более чем наглядно.

Самый серьезный фактор, который сдерживает эпизодическое исследование человеком Солнечной системы, не говоря уже об организации на планетах и их спутниках научных баз, — радиация. Проблемы возникают даже с лунными миссиями, длящимися от силы неделю. А полуторагодовой полет на Марс, который, казалось, вот-вот состоится, отодвигается все дальше и дальше. Исследования автоматами показали смертельно опасный для человека на всей трассе межпланетного перелета. Так что космические корабли будущего неизбежно обзаведутся серьезной противорадиационной защитой в сочетании со специальными медико-биологическими мерами для экипажа.

Понятно, что чем быстрее он доберется до места назначения, тем лучше. Но для быстрого полета нужны мощные двигатели. А для них, в свою очередь, высокоэффективное топливо, которое не занимало бы много места. Поэтому химические маршевые двигатели уже в ближайшем будущем уступят место ядерным. Если же ученым удастся укрощение антивещества, т. е. перевод массы в световое излучение, космические корабли будущего обретут В этом случае речь пойдет уже о достижении релятивистских скоростей и межзвездных экспедициях.

Еще одним серьезным препятствием на пути освоения человеком Вселенной станет длительное обеспечение его жизнедеятельности. Всего лишь за сутки человеческий организм потребляет немало кислорода, воды и пищи, выделяет твердые и жидкие отходы, выдыхает углекислый газ. Брать с собой на борт полный запас кислорода и продуктов бессмысленно из-за их огромного веса. Проблему решает бортовая замкнутая Однако до сих пор все эксперименты на эту тему не увенчались успехом. А без замкнутой СЖО немыслимы годами летящие сквозь пространство космические корабли будущего; картинки художников, конечно, поражают воображение, но не отражают реальное положение дел.

Итак, все проекты космолетов и звездолетов пока еще далеки от реального воплощения. И человечеству придется смириться с изучением Вселенной космонавтами под прикрытием и получением информации от автоматических зондов. Но это, конечно же, временно. Космонавтика не стоит на месте, и косвенные признаки показывают, что в этой сфере деятельности человечества зреет большой прорыв. Так что, возможно, космические корабли будущего будут построены и совершат первые полеты уже в XXI веке.

NASA Orion

Orion — новый космический корабль НАСА, созданный для того, чтобы вывести людей в космос дальше, чем когда-либо прежде. Он доставит экипаж в космос, обеспечит аварийное прекращение работы, поддержит экипаж и обеспечит безопасное возвращение на Землю. Завершив свои первые успешные летные испытания в декабре 2014 года, следующей вехой Orion станет полет за орбиту Луны.

первый запуск

5 декабря 2014 года Orion запустили на ракете Delta IV Heavy с космодрома 37 на мысе Канаверал.

Летные испытания «Ориона»

Оснащенный почти 1200 сенсорами, «Орион» совершил двухвитковый 4,5-часовой полет, чтобы проверить многие системы, наиболее важные для безопасности, прежде чем он доставит астронавтов.

В будущем

Орион будет запущен на новой ракете НАСА большой грузоподъемности, системе космического запуска. Более мощная, чем любая другая когда-либо построенная ракета, SLS сможет отправить людей на астероид и, в конечном итоге, на Марс.

НАСА использует новые технологии и уроки, извлеченные из предыдущих миссий, для создания нового космического корабля. Орион будет нести до шести астронавтов по сравнению с тремя на Аполлоне, а новая версия теплозащитного экрана Аполлона обеспечит безопасность астронавтов, когда модуль экипажа снова войдет в атмосферу Земли, когда он вернется из глубокого космоса.

Орион будет использовать более современные технологии во многих других областях, таких как компьютеры, электроника, системы жизнеобеспечения и двигательные установки.

Технология космических челноков

Внешние плитки Orion 970 сделаны из того же материала, что и плитки, защищавшие шаттл.

Сервисный модуль

Европейский сервисный модуль второго полета Ориона будет использовать отремонтированные двигатели программы шаттлов.

Кресла для экипажа

Кресла для экипажа, которые будут летать в будущих миссиях, будут включать в себя достижения программы шаттлов, чтобы уменьшить массу, но при этом защитить экипаж.

Орион — ступенька к Красной планете

Международная космическая станция

Путешествие человека на Марс начинается примерно в 250 милях над головой, когда астронавты на борту Международной космической станции работают вне Земли ради Земли. Среда микрогравитации космической станции делает возможными исследования, которые не могут быть проведены на Земле, что приводит к прорывам в понимании Земли, космоса, физических и биологических наук, в том числе того, как будущие экипажи могут преуспеть в более длительных миссиях, включая путешествия туда и обратно к астероиду и Марс.

Космическая станция также является испытательным стендом для исследовательских технологий, таких как автономная дозаправка космического корабля, передовые системы жизнеобеспечения и интерфейсы человек/робот. Часть космической станции была назначена национальной лабораторией, и НАСА стремится использовать этот уникальный ресурс для широкомасштабных научных исследований. Новое поколение американских коммерческих космических кораблей и ракет доставляет грузы на космическую станцию ​​и вскоре снова отправит астронавтов с территории США.

Роботы-исследователи

Флот автоматических космических кораблей и вездеходов уже находится на Марсе и вокруг него, значительно расширяя наши знания о Красной планете и прокладывая путь будущим исследователям. Марсоход Марсианской научной лаборатории Curiosity измерил радиацию на пути к Марсу и отправляет данные о радиации с поверхности. Эти данные помогут нам спланировать, как защитить астронавтов, которые будут исследовать Марс. Будущие миссии, такие как марсоход Mars 2020, ищущий признаки прошлой жизни, также продемонстрируют новые технологии, которые могут помочь астронавтам выжить на Марсе.

Система космического запуска

Система космического запуска НАСА, или SLS, представляет собой усовершенствованную ракету-носитель для новой эры исследований за пределами орбиты Земли в дальнем космосе. SLS запустит астронавтов на Орионе для полетов к астероиду и, в конечном итоге, к Марсу, а также откроет новые возможности для других полезных нагрузок, включая роботизированные научные миссии в такие места, как Марс, Сатурн и Юпитер.

Предлагая самую большую в истории массу и объем полезной нагрузки, а также энергию для ускорения миссий в космосе, SLS станет самой мощной ракетой в истории.

МАРС

НАСА разрабатывает возможности, необходимые для отправки людей на астероид к 2025 году и на Марс в 2030-х годах. Марс — это богатое место для научных открытий, роботизированных и человеческих исследований, поскольку мы расширяем свое присутствие в Солнечной системе. Его формирование и эволюция сравнимы с земными, что помогает нам больше узнать об истории и будущем нашей планеты. В прошлом на Марсе были условия, подходящие для жизни. Будущие исследования могут обнаружить свидетельства существования жизни, ответив на одну из фундаментальных загадок космоса: существует ли жизнь за пределами Земли?

Летные испытания

Во время первого полета Ориона на борту нет астронавтов. Космический корабль оснащен датчиками для записи и измерения всех аспектов полета в мельчайших деталях.

На орбиту

Все начинается с запуска ракеты Delta IV Heavy. При выходе на околоземную орбиту «Орион» отделяется от защитного обтекателя (вверху), а затем сбрасывает систему прерывания запуска. В будущих миссиях система прерывания запуска может вывести «Орион» и его команду из опасности, если возникнут проблемы с ракетой во время подъема.

3600 миль над Землей

После того, как Orion завершит один оборот вокруг Земли, верхняя ступень ракеты снова запустится, чтобы запустить Orion на подъем на высоту более 3600 миль над Землей. Он проходит через Пояса Ван Аллена, зону опасной радиации. Защита Ориона подвергается испытанию, когда корабль прорезает волны радиации.

Орион разделяет

Верхняя ступень ракеты вызывает разделение. Реактивные двигатели Ориона срабатывают, чтобы повернуть его в правильное положение для повторного входа в атмосферу Земли. На высоте 75 миль над Землей Орион движется со скоростью более 20 000 миль в час.

Возвращение

Когда Орион отталкивает частицы воздуха со своего пути, эти частицы нагреваются. Температура вокруг автомобиля достигает 4000 градусов по Фаренгейту. Это может быть самая опасная часть полета. Во время входа Орион находится в огненном шаре. Бортовые системы запускают реактивные двигатели, чтобы удерживать корабль в правильном направлении, чтобы специально сконструированный щит принял на себя весь удар ада.

Приведение и восстановление

После повторного входа Ориону пора замедлиться. Несмотря на то, что его скорость упала примерно до 300 миль в час, это все еще слишком быстро, чтобы безопасно приземлиться в океане. Orion имеет специально разработанные парашюты, которые помогают замедлить космический корабль до плавной скорости, обеспечивая комфорт для будущего экипажа.

Вот будущее межзвездных космических кораблей

Раннее и очень амбициозное начало

В 1973 году Британское межпланетное общество — ныне старейшая в мире организация по защите интересов космического пространства — начало пятилетнее исследование по разработке беспилотного космического корабля, который способны к межзвездным полетам. Проект Дедал был первым, кто занялся вопросом о возможности межзвездных путешествий. Цель проекта заключалась в том, чтобы выяснить, можно ли заставить человека путешествовать к множеству различных целевых звезд, используя технологии ближайшего будущего, и доставить их туда в течение их жизни.

Термоядерный двигатель

Трудности достижения достаточно высокой скорости, выработки достаточной энергии и предотвращения сжигания космического корабля дотла не были легко преодолены. В итоге команда проекта «Дедал» выбрала ракету с ядерным импульсом, которая могла преодолеть эти ограничения. Небольшие термоядерные бомбы будут взорваны внутри остроконечных магнитных полей позади космического корабля, продвигая его вперед с максимально возможной эффективностью.

Для выполнения требований миссии необходимо достичь скорости более 10 000 километров в секунду. Но это была лишь малая часть задачи. Кто бы им управлял? Сложная система автопилота должна взять на себя управление, перевозя пассажиров через галактики.

Топливо для питания реакторов должно быть получено из изотопа гелия-3, добытого из атмосферы Юпитера или Луны с помощью большого воздушного шара; еще одно осложнение, которое нужно добавить в постоянно растущий список. В конце концов, в окончательном отчете, опубликованном в 1978 году, говорилось, что межзвездный полет действительно возможен, но рабочий прототип еще не разработан.

Но назвать проект «Дедал» несбыточной мечтой было бы плохой услугой. Есть многочисленные признаки того, что современные космические агентства и университеты рассматривают идеи проекта «Дедал», например, использование ядерной энергии в качестве двигателя. Этот проект, которому уже более тридцати лет, заложил большую часть основ межзвездных путешествий и стал первым в своем роде.

Project Icarus

Изображение предоставлено Адрианом Манном

Члены Британского межпланетного общества объединились с Фондом Тау Зеро в 2009 году, чтобы разработать надежный межзвездный космический зонд с использованием той же двигательной установки на основе ядерного синтеза, что и для Дедала. Проект.

Целью проекта является завершение набора технических отчетов, в которых излагаются все детали межзвездного зонда, а также мотивация следующего поколения ученых, которые будут завершать проектирование этого космического корабля. Инженерный проект в настоящее время ищет добровольцев, чтобы довести его до конца.

LightSail

Изображение предоставлено: Планетарное общество

Планетарное общество запустило проект под названием LightSail, чтобы изучить возможность создания космического корабля, работающего исключительно на солнечной энергии и приводимого в движение только солнечным светом. Первая итерация (LightSail 1) завершила «вымогательный круиз» на орбите и передала свои первые сигналы обратно на Землю. Его преемник, LightSail 2, должен быть запущен на борту ракеты SpaceX Heavy Falcon в 2018 году.

Концепция солнечного паруса, используемого для движения в космосе, не нова. Наряду с открытием фотона астрономы, такие как Иоганн Кеплер, в 1600-х годах выдвигали гипотезы о возможности сбора энергии солнца и передачи этого импульса другому объекту в качестве источника движения.

Стивен Хокинг выразил собственное желание запустить световой парус под названием Breakthrough Starshot. На недавнем мероприятии в Норвегии Хокинг описал небольшой космический зонд, который может путешествовать «в луче света», достигая примерно 160 миллионов километров в час (100 миллионов миль в час). Проекту еще предстоит преодолеть значительные препятствия и множество раундов финансирования.

Bussard Ramjet

Изображение предоставлено Адрианом Манном

В 1960 году американский физик разработал концепцию межзвездного космического корабля, способного двигаться со скоростью, составляющей значительную часть скорости света. Вместо того, чтобы быть «отягощенным» массой полезной нагрузки, прямоточный воздушно-реактивный двигатель Бассарда полагался на сбор водорода и использование его в качестве топлива. Как и в оригинальном проекте «Дедал», прямоточный воздушно-реактивный двигатель будет использовать водород в термоядерном реакторе для подачи энергии, необходимой для доставки его к далеким звездам.

По его расчетам, прямоточному воздушному двигателю потребуется площадь около 10 000 квадратных километров. Полученная масса будет астрономической, что делает ее более или менее неосуществимой.

Ракеты на антиматерии

Изображение предоставлено Wikimedia Commons

Давно ушли мечты о заправке межзвездного зонда изотопами водорода в ядерной реакции. Новые рубежи межзвездных путешествий сместили свое внимание на двигатели на антиматерии, но реакции между антиматерией и материей имеют очень бурные последствия. Если предположить возможность направления огромного количества энергии, создаваемой в одном направлении, выброс энергии, вызванный взаимной аннигиляцией атомов, можно было бы собрать и использовать в качестве ракетного топлива — но мы далеки от того, чтобы проверить это в реальности.

Ракета на антивеществе имеет присущие ограничения: (1) огромное количество опасного гамма-излучения, возникающего в результате реакции антивещества; (2) создание достаточного количества антиматерии для топлива; и (3) ограничение размера полезной нагрузки.

Институт передовых концепций НАСА финансирует исследования новой конструкции космического корабля, работающего на антивеществе, чтобы преодолеть первое испытание. Если полагаться на недавно открытые позитроны (а не на антипротоны), получающиеся гамма-лучи будут иметь гораздо меньшую энергию.

В более поздних разработках вторая проблема была решена путем создания своего рода паруса из антиматерии. Джеральд Джексон, бывший физик Фермилаб, создал на Kickstarter платформу для тестирования двигателя на антивеществе и воплощения в жизнь двигателя на основе антивещества. Еще примерно 100 миллионов долларов необходимо будет собрать для разработки наземного теста.

IXS Enterprise

Изображение предоставлено НАСА

В 2016 году НАСА разработало свой собственный космический корабль Star Trek , который имеет много общего с USS Enterprise. По его словам, целью конструктора кораблей Марка Радемейкера было «мотивировать молодых людей делать карьеру в области STEM». Вместо того, чтобы полагаться на ядерный синтез или реакции антиматерии, IXS Enterprise использует варп-двигатель, который, согласно io9, расширит «пустое пространство за звездолетом […] , толкающим корабль в прямом направлении». Большие кольца вокруг космического корабля служат для формирования «варп-пузыря», чтобы снизить потребность в энергии для варп-двигателя.

Поделиться этой статьей

Китай хочет построить мега -космический корабль, который составляет почти милю

• Поделиться на Facebook

• .0003

• Поделиться по электронной почте

• Распечатать

Трехмерная визуализация космического корабля будущего. Фото: Getty Images

Китай изучает возможность создания сверхбольших космических кораблей длиной до 1 км. Но насколько осуществима эта идея и какая польза от такого массивного космического корабля?

Проект является частью более широкого конкурса исследовательских предложений от Национального фонда естественных наук Китая, финансирующего агентства, находящегося в ведении Министерства науки и технологий страны. В плане исследования, размещенном на веб-сайте фонда, такие огромные космические корабли описываются как «крупное стратегическое аэрокосмическое оборудование для будущего использования космических ресурсов, исследования тайн Вселенной и долгосрочной жизни на орбите».

Фонд хочет, чтобы ученые провели исследования новых, легких методов проектирования, которые могли бы ограничить количество строительного материала, который необходимо вывести на орбиту, и новых методов безопасной сборки таких массивных конструкций в космосе. В случае финансирования технико-экономическое обоснование будет длиться пять лет и иметь бюджет в 15 миллионов юаней (2,3 миллиона долларов).

Этот проект может звучать как научная фантастика, но бывший главный технолог НАСА Мейсон Пек сказал, что эта идея не совсем невероятная, и проблема связана скорее с инженерией, чем с фундаментальной наукой.

«Я думаю, что это вполне осуществимо, — сказал Live Science Пек, ныне профессор аэрокосмической техники в Корнельском университете. «Я бы описал проблемы здесь не как непреодолимые препятствия, а скорее как проблемы масштаба».

Безусловно, самой большой проблемой будет цена, отметил Пек, из-за огромной стоимости запуска объектов и материалов в космос. По словам Пека, строительство Международной космической станции (МКС), ширина которой составляет всего 361 фут (110 метров) в самом широком месте , по словам Пека, обошлось примерно в 100 миллиардов долларов, поэтому строительство чего-то в 10 раз большего размера вызовет напряжение даже у самого щедрого национального космоса. бюджет.

Впрочем, многое зависит от того, какое сооружение планируют построить китайцы. МКС напичкана оборудованием и рассчитана на размещение людей, что значительно увеличивает ее массу. «Если мы говорим о чем-то просто длинном и нетяжелом, то это совсем другая история», — сказал Пек.

Строительные технологии также могут снизить стоимость запуска гигантского космического корабля в космос. Обычным подходом было бы создание компонентов на Земле, а затем их сборка на орбите, как лего, сказал Пек, но технология 3D-печати потенциально может превратить компактное сырье в структурные компоненты гораздо больших размеров в космосе.

Еще более привлекательным вариантом было бы получение сырья с Луны, которая имеет низкую гравитацию по сравнению с Землей, а это означает, что запуск материалов с ее поверхности в космос будет намного проще, по словам Пека. Тем не менее, для этого сначала требуется пусковая инфраструктура на Луне, и поэтому в краткосрочной перспективе это не вариант.

Большой космический корабль, большие проблемы

Сооружение таких огромных размеров также столкнется с уникальными проблемами. По словам Пека, всякий раз, когда космический корабль подвергается воздействию сил, будь то маневрирование на орбите или стыковка с другим транспортным средством, движение передает энергию конструкции космического корабля, которая заставляет его вибрировать и изгибаться. По его словам, с такой большой конструкцией эти вибрации будут стихать долго, поэтому, вероятно, космическому кораблю потребуются амортизаторы или активное управление для противодействия этим вибрациям.

Конструкторам также придется делать осторожные компромиссы при принятии решения о том, на какой высоте должен вращаться космический корабль, сказал Пек. На более низких высотах сопротивление внешней атмосферы замедляет транспортные средства, требуя от них постоянного возврата на стабильную орбиту. Это уже проблема для МКС, отметил Пек, но для гораздо более крупной конструкции, на которую действует большее сопротивление и для возврата на место потребуется больше топлива, это будет серьезной проблемой.

С другой стороны, запуск на большие высоты обходится намного дороже, а уровни радиации быстро растут по мере удаления объекта от атмосферы Земли, что будет проблемой, если на космическом корабле будут находиться люди.

Но хотя строительство такой конструкции возможно технически, это невозможно с практической точки зрения, говорит Майкл Лембек, профессор аэрокосмической техники в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, который работал как над государственными, так и над коммерческими космическими программами.

«Это похоже на то, как мы говорим о строительстве космического корабля «Энтерпрайз», — сказал он Live Science. «Это фантастично, неосуществимо и интересно об этом думать, но не очень реалистично для нашего уровня технологий», — сказал он, учитывая стоимость.

Учитывая крошечный бюджет исследовательского проекта, скорее всего, это будет небольшое академическое исследование, чтобы наметить самые ранние контуры такого проекта и выявить технологические пробелы, сказал Лембек. Для сравнения, бюджет строительства капсулы для доставки астронавтов на МКС составил 3 миллиарда долларов. «Поэтому уровень усилий здесь чрезвычайно мал по сравнению с желаемыми результатами», — добавил он.

Есть также вопросы о том, для чего будет использоваться такой большой космический корабль. Лембек сказал, что возможности включают космические производственные мощности, которые используют микрогравитацию и богатую солнечную энергию для создания дорогостоящих продуктов, таких как полупроводники и оптическое оборудование, или долговременных мест обитания для внеземной жизни. Но и то, и другое повлечет за собой огромные затраты на техническое обслуживание.

«Космическая станция — это предприятие стоимостью 3 миллиарда долларов в год», — добавил Лембек. «Умножьте это на более крупные объекты, и это быстро станет довольно крупным и дорогостоящим предприятием».

Китай также выразил заинтересованность в строительстве огромных массивов солнечной энергии на орбите и передаче энергии обратно на Землю с помощью микроволновых лучей, но Пек сказал, что экономика такого проекта просто несоизмерима. Пек сделал некоторые приблизительные расчеты и оценил, что это будет стоить около 1000 долларов за ватт по сравнению с всего 2 долларами за ватт для энергии, вырабатываемой солнечными панелями на Земле.

Возможно, наиболее многообещающим применением такой большой космической конструкции будет научное, сказал Пек. Космический телескоп такого масштаба потенциально мог бы увидеть детали на поверхности планет в других солнечных системах. «Это может изменить наше понимание внесолнечных планет и, возможно, жизни во Вселенной», — добавил он.

Copyright 2021 LiveScience, компания будущего. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять.  

ОБ АВТОРАХ

Эдд Гент — британский независимый научный писатель, проживающий в Индии.

Читать дальше

Межзвездное космическое путешествие: 7 футуристических космических кораблей для исследования космоса

Живая наука поддерживается аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

К звездам

(Изображение предоставлено Адрианом Манном)

Астрономы недавно объявили убедительные доказательства существования земной инопланетной планеты вокруг Проксимы Центавра, ближайшей к нашему Солнцу звезды, что делает ее ближайшей экзопланетой, обнаруженной на сегодняшний день. Хотя звездная система является нашим космическим соседом, она все еще находится на расстоянии 4,2 световых года или 25 триллионов миль от Земли. Сможем ли мы когда-нибудь посетить новооткрытую планету на таких расстояниях?

Даже до ближайших звезд потребуются десятки тысяч лет, чтобы добраться до них с помощью обычных космических кораблей, таких как роботизированные зонды, которые сейчас используются для исследования Солнечной системы. Эти космические корабли приводятся в движение комбинацией химических ракет, ионных двигателей малой тяги и траекторий с гравитационным управлением, включая так называемые «маневры рогатки» вокруг Солнца или больших планет, которые дают им большой прирост скорости.

Но если мы собираемся путешествовать за пределы нашей Солнечной системы, нам понадобится что-то более быстрое — возможно, что-то вроде гигантской термоядерной ракеты проекта «Дедал», показанной здесь в масштабе с ракетой НАСА «Сатурн-5» на иллюстрации. инженером-графиком и космическим художником Адрианом Манном, чьи работы представлены в этом обратном отсчете футуристических космических технологий. Вот семь способов, которыми роботы или даже люди-исследователи могут посетить систему Проксима Центавра или другие космические районы.

Project Daedalus

(Изображение предоставлено Адрианом Манном)

Project Daedalus — это концептуальный проект межзвездного зонда, разработанный в 1970-х годах группой технических специалистов для Британского межпланетного общества. Целевым пунктом назначения была звезда Барнарда — красный карлик на расстоянии около 6 световых лет, во многом похожий на Проксиму Центавра, где астрономы теперь сообщают, что нашли признаки потенциально обитаемой планеты. Когда был задуман проект «Дедал», некоторые астрономы думали, что на орбите вокруг звезды Барнарда может находиться планета-гигант, но с тех пор в звездной системе не было найдено ни одной планеты.

Результатом пятилетнего проекта стал проект космического корабля «Дедал» — двухступенчатой ​​ядерной ракеты весом 54 000 тонн, которая разгонит 400-тонный роботизированный зонд примерно до 12 процентов скорости света. Это позволит зонду совершить путешествие на 6 световых лет к звезде Барнарда примерно за 50 лет.

Ракеты космического корабля «Дедал» будут работать на ядерном синтезе, используя электронные лучи для детонации потока гранул топлива, такого как гелий-3, который можно будет добывать с поверхности Луны. Но даже в этом случае двигатели потребляли бы десятки тысяч тонн топлива, чтобы разогнать космический корабль до максимальной скорости примерно за 4 года, а поскольку не осталось бы топлива для замедления, конечный результат 50-летней путешествие будет всего лишь 70-часовым пролетом над системой назначения, прежде чем космический корабль устремится в межзвездное пространство.

Дедал был бы слишком большим, чтобы взлететь с поверхности Земли, поэтому его пришлось бы строить на орбите, а это означает, что такой космический корабль нельзя было бы построить без возможностей для строительства в космосе, которых сегодня не существует. , — сказал ученый-космонавт Ян Кроуфорд, профессор планетологии и астробиологии в колледже Биркбек в Соединенном Королевстве.

Хотя Кроуфорд считает, что наука, стоящая за концепцией проекта «Дедал», сейчас лучше понята, чем тогда, когда космический корабль был спроектирован, он сказал, что огромная стоимость и огромные технические проблемы, вероятно, означают, что пройдет более 100 лет, прежде чем что-то вроде «Дедала» отправится в космос. звезды.

Проект «Икар»

(Изображение предоставлено Адрианом Манном)

Концепции проекта «Дедал» 1970-х годов вдохновили проект «Икар», продолжающийся совместный проект Британского межпланетного общества и межзвездной организации «Икар», международной сети ученых. инженеры и энтузиасты, которые надеются развить возможности для межзвездных космических полетов к 2100 году.

Проект Икар предназначен для достижения любой звезды в пределах 22 световых лет от Земли, у которой есть потенциально обитаемая экзопланета, что означает, если планета подтвердится вокруг Проксимы Центавра. , он может стать целевым пунктом назначения.

Проект «Икар» направлен на обновление дизайна «Дедала» новыми технологиями и идеями. Среди предлагаемых усовершенствований — термоядерные ракетные двигатели, в которых используется другое ядерное топливо, которое будет детонировать с помощью лазеров вместо электронных лучей — технология, которая может основываться на недавних достижениях в области синтеза с лазерным зажиганием в Национальном центре воспламенения в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорния, сказал Кроуфорд.

Зонд «Икар» также может быть меньше 400-тонного зонда, предусмотренного для проекта «Дедал», благодаря достижениям в электронной миниатюризации и робототехнике, а также будущим нанотехнологиям, что означает, что космическому кораблю потребуется меньше топлива для достижения полной скорости.

Легкий парус

(Изображение предоставлено Адрианом Манном)

Лучшим вариантом для межзвездных путешествий может быть вообще не использовать ракету, сказал Кроуфорд. Легкие паруса, которые используют давление света для приведения в движение полезной нагрузки, уже рассматриваются для межпланетных космических зондов, а в 2010 году экспериментальный японский космический корабль IKAROS успешно использовал свой легкий парус шириной 60 футов (20 метров) для маневрирования во время шестичасового полета. месячное путешествие на Венеру.

Но хотя легкие паруса, приводимые в движение солнечным светом, уже являются эффективным способом исследования Солнечной системы, они недостаточно быстры, чтобы преодолевать межзвездные расстояния за разумное время.

Кроуфорд сказал, что ответ может заключаться в использовании мощных лазеров для разгона светового паруса до очень высоких скоростей со вспышками света в начале пути, пока космический корабль не окажется слишком далеко от источника лазера, чтобы получить больше тяги от светового луча. .

Поскольку приводные лазеры будут построены на Земле или на орбите, межзвездным космическим кораблям со световым парусом не нужно будет нести топливо для путешествия, и поэтому масса космического корабля может оставаться небольшой.

Легкие парусные космические корабли с лазерным приводом являются основой проекта Breakthrough Starshot, анонсированного в этом году инвестором Юрием Мильнером и физиком Стивеном Хокингом. Проект направлен на создание рабочего прототипа к 2036 году, а окончательная стоимость миссии составит около 10 миллиардов долларов.

Проект предусматривает создание роя из примерно 1000 космических кораблей StarChip размером с марку, каждый из которых весит несколько граммов и прикреплен к легкому парусу диаметром 13 футов (4 м), который будет развернут с «базового корабля» на орбите до ускоряется с помощью наземных лазеров до скорости примерно в 15–20 процентов от скорости света.

Это позволит космическому кораблю совершить путешествие на расстояние 4 световых года к системе Альфа Центавра — тройной звездной системе, в которую входят звезда Проксима Центавра и ее возможная планета — за 20–30 лет.

Концепции проекта Breakthrough Starshot были изучены Филипом Любином, профессором космологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, который говорит, что самой большой проблемой остается создание достаточно мощных лазеров для управления космическим кораблем с легким парусом.

ПВРД Bussard

(Изображение предоставлено Адрианом Манном)

Концепция прямоточного воздушно-реактивного двигателя Bussard, предложенная физиком Робертом Бассардом в 1960 году, сочетает в себе высокую тягу термоядерных ракет с низкими потребностями в топливе легких парусов.

Вместо того, чтобы нести собственное топливо, ПВРД Bussard собирал очень тонкие следы газа и пыли, обнаруженные в межзвездном пространстве, известном как Межзвездная среда, используя обширное электромагнитное поле в форме воронки, которое простирается на тысячи миль вперед. космического корабля.

Затем водород из межзвездной среды будет сжат и использован в качестве топлива в термоядерной ракете в задней части космического корабля, которая будет двигать его вперед.

Теоретически, космический корабль, управляемый ПВРД Бассарда, может продолжать ускоряться до тех пор, пока на его пути будет достаточно межзвездного газа, чтобы обеспечить достаточную тягу, и может достичь значительной части скорости света.

В результате, почтенный Бассард прослужил долгую и почетную службу во многих произведениях научной фантастики, в частности, в серии романов и рассказов Ларри Нивена «Известное пространство», включая книги «Мир-кольцо»; и роман Пола Андерсона 1970 года «Тау-Ноль» (Doubleday, 1970), в котором межзвездная команда разгоняет свой поврежденный космический корабль Бассард до релятивистских скоростей, чтобы избежать разрушения.

К сожалению, межзвездная среда вокруг нашей Солнечной системы и близлежащих звезд особенно тонкая, и ученые подсчитали, что там просто недостаточно водорода, чтобы питать ПВРД Бассарда. «Это не идеальная часть галактики, — сказал Кроуфорд.

Но он объяснил, что было предложено несколько идей, чтобы обойти это ограничение, в том числе концепция, известная как «Звездная ракета с увеличенным радиусом действия», которая использует собранную материю в качестве реактивной массы для движения космического корабля вперед, используя энергию, направляемую ему лазер; и «Межзвездная взлетно-посадочная полоса», в которой будут использоваться запасы топлива, заранее размещенные на пути ускоряющегося космического корабля Бассард.

Ракета на антиматерии и двигатель черной дыры

(Изображение предоставлено Адрианом Манном)

Помимо световых парусов, гигантских лазеров и термоядерных ракет было предложено несколько еще более экзотических вариантов межзвездных путешествий, таких как ракеты, приводимые в действие чрезвычайно бурной (и в высшей степени эффективной) реакцией аннигиляции материи и антиматерии.

«Антиметерия могла бы стать отличным ракетным топливом, потому что плотность ее энергии очень высока», — сказал Кроуфорд. «Но, конечно, его не существует в природе, мы должны его сделать. И это очень сложно и дорого сделать, и очень опасно, когда вы его сделали — так что кто знает, можно ли его когда-нибудь использовать в качестве ракеты. топливо?»

Еще одним предложением по использованию экзотической физики для управления космическим кораблем является двигатель «Schwarzschild Kugelblitz», который будет использовать микроскопическую искусственную черную дыру, содержащуюся в его двигателях, в качестве источника энергии.

Одна из идей для корабля, оснащенного так называемым «SK Drive», показанного выше, будет улавливать излучение Хокинга от быстрого и чрезвычайно сильного распада крошечной черной дыры и преобразовывать его в энергию, которую можно использовать для движения. космический корабль.

Каждая из искусственных черных дыр проживет всего несколько лет, поэтому новые черные дыры нужно будет создавать по требованию, возможно, путем сжатия частиц материи с помощью гамма-лазеров.

Согласно исследованию 2009 года, звездолет с двигателем SK, питаемый микроскопической черной дырой, с массой современного супертанкера может разогнаться до 10 процентов скорости света за 20 дней. Черная дыра просуществует около 3,5 лет, прежде чем полностью распадется, и за время своего существования будет производить более 160 петаватт или 160 квадриллионов ватт энергии.

Человеческие «медленные лодки»

(Изображение предоставлено Адрианом Манном) ближайшие звезды. И хотя Кроуфорд является сторонником исследования Солнечной системы человеком, он сказал, что межзвездные расстояния слишком велики, чтобы человек мог совершить путешествие в ближайшие несколько сотен лет.

«Я думаю, что люди могут исследовать планеты более эффективно, чем роботы, и я также думаю, что есть культурные причины для отправки людей в космос, чтобы расширить наш диапазон опыта и обогатить человеческую культуру», — сказал он. «Теперь это правда, что все это применимо и к межзвездному масштабу — просто расстояния настолько велики, а технические трудности настолько велики, что пропаганда этого на данном этапе почти немыслима».

Несмотря на это, существует несколько идей для так называемых «медленных лодок», которые однажды могут доставить людей к звездам, в том числе:

Sleeper Ships , в которых члены экипажа находятся в состоянии «глубокого сна» или «приостановки жизнедеятельности» на время очень долгого путешествия. Эта идея использовалась в нескольких научно-фантастических фильмах, в том числе в фильме Стэнли Кубрика «2001: Космическая одиссея», снятом в 1969 году, в фильме Ридли Скотта «Чужой» в 1979 году и в фильме Джеймса Кэмерона «Аватар» в 2009 году. корабли поколения или межзвездные ковчеги, будут гигантскими автономными космическими средами обитания, которые будут перевозить большие популяции людей и других видов с Земли в относительно неторопливое путешествие для колонизации экзопланет — путешествия, на завершение которого уйдут многие столетия. Целые поколения будут жить и умирать во время путешествия, и только потомки первоначального населения прибудут в пункт назначения.

Эмбриональные корабли будут отправлять криогенно замороженных эмбрионов людей вместо спящих или живых людей на далекую планету-колонию, где они будут «вылупляться» и обучаться своей миссии командой защитных роботов.

Быстрее света?

(Изображение предоставлено Адрианом Манном)

Куда бы астрономы ни посмотрели во Вселенной, Теория Относительности остается неизменной. Как показал Альберт Эйнштейн, невозможно ни разогнать массу до скорости света в космосе, ни превысить ее.

Но в уравнениях Эйнштейна все еще может быть несколько трюков, которые когда-нибудь позволят науке обойти известные законы физики и достичь скорости, превышающей скорость света (FTL) — Святой Грааль для поколений поклонников научной фантастики.

Наиболее известной научной концепцией сверхсветовых путешествий является двигатель Алькубьерре, предложенный физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году. размеры пространства перед космическим кораблем при расширении пространства позади него со скоростью, которая может превышать скорость света.

В предложении Алькубьерре, которое требует экзотической материи для колец, о существовании которой неизвестно, космический корабль внутри «варп-пузыря», созданного двигателем, никогда не будет двигаться со скоростью, превышающей скорость света в его локальном пространстве, и поэтому не будет нарушать законы относительности.

Другие спекулятивные идеи сверхсветовых путешествий включают использование межпространственных червоточин — также теоретически возможных, но о существовании которых неизвестно — для путешествий между запутанными, но отдаленными областями космоса; или смело скользить по краям большой вращающейся черной дыры, как показано в фильме Кристофера Нолана 2014 года «Интерстеллар».

Но Кроуфорд отмечает, что концепция путешествия со скоростью, превышающей скорость света, изобилует неизвестными и очевидными противоречиями, такими как нарушение принципа причинности, согласно которому события вызываются другими событиями, которые произошли раньше во времени, а не наоборот около. Таким образом, вполне вероятно, что эти предложения окажутся невозможными, даже если они будут технологически осуществимы.

«Я не хочу звучать слишком пессимистично, потому что я вижу огромные преимущества в возможности путешествовать к звездам, но законы физики есть законы физики, и это будет очень сложно», — Кроуфорд. сказал.

Том Меткалф — независимый журналист и постоянный участник Live Science, проживающий в Лондоне, Соединенное Королевство. Том пишет в основном о науке, космосе, археологии, Земле и океанах. Он также писал для BBC, NBC News, National Geographic, Scientific American, Air & Space и многих других.

Звездолеты будущего не будут похожи на «Энтерпрайз» из «Звездного пути» | Карен Фрэнсис Энг

Seeker [ES⁵]: Фестиваль GOGBOT, Энсхеде, Нидерланды, 2014 г. Фото: Виллем-Ян Менгеринк

Вы когда-нибудь представляли себе, каково это жить, летя в глубоком космосе? Познакомьтесь с исследователем космических систем, который создает прототипы межзвездных сред обитания, находящихся за пределами этого мира.

Анджело Вермёлен жил на Марсе. Что ж, он жил в финансируемой НАСА симуляции миссии на Марс: заперт в среде обитания на вулкане Мауна-Лоа на Гавайях с пятью другими членами экипажа на 120 дней, чтобы собрать данные о том, как кормить людей на Марсе и каково это жить. изоляция. Но исследования Вермюлена связаны не только с Красной планетой. Большую часть времени исследователь космических систем, биолог и художник создает новые концепции проектирования космических кораблей — транспортных средств, которые могут поддерживать человеческую жизнь во время космических путешествий.

Для большинства из нас слово «звездолет» в значительной степени заставляет мозг переключиться на научно-фантастические звездолеты телевидения и кино — «Энтерпрайз» из «Звездного пути» или «Звездные войны» — «Звездные разрушители». Но для Вермюлена такие резкие, жесткие и милитаристские подходы не будут тем, что в конечном итоге сработает в действительности. Вместо этого в его проектах используется подход, который объединяет технологические, биологические и социальные системы таким образом, чтобы все они росли и развивались вместе, чтобы бесконечно удовлетворять потребности своих обитателей.

Концептуальная модель растущего и развивающегося астероидного звездолета. Изображение кометы 67P, сделанное ЕКА, используется в качестве заполнителя для большого астероида. Составное изображение Франсиско Муньоса и Антона Добревски

Пример? Во-первых, Вермёлен вместе со студенческой командой Делфтского технологического университета создает компьютерную симуляцию космического корабля-астероида. Этот гипотетический космический корабль может добывать органические материалы и металлы из астероидов и брать их на борт, чтобы расширить архитектуру корабля с помощью 3D-печати. «Более того, если вы поместите астероид в передней части корабля, он также удвоится как абляционный щит, — говорит Вермюлен, — защищая экипаж и внутреннюю экосистему от разрушительных ударов».

Когда Вермёлен не сидит за чертежной доской в ​​университете, он делится своим видением здесь, на Земле, — ведет общественные постройки прототипов звездолетов в арт-проекте под названием «Искатель». Зачем заставлять обычных граждан строить звездолеты? Вермюлен считает, что каждый, а не только научная или академическая элита, должен участвовать в воображении и построении коллективного будущего человечества не только на благо освоения космоса, но и для жизни на нашей собственной планете.

«Искатель явно не принимает сценарий конца света, когда Земля будет разрушена, и человечеству придется построить ковчег, чтобы спастись», — говорит Вермюлен. «С другой стороны. Цель состоит в том, чтобы переосмыслить то, как мы интегрируем экологические, технологические и социальные системы, сделав шаг назад от Земли. Такой подход позволяет участникам подвергнуть сомнению предположения и стереотипы, радикально переосмыслить вещи и дать волю воображению. И уроки, которые мы извлекаем, могут быть применены как в дальнем космосе, так и на Земле». Звучит интригующе? Вот краткий обзор проектов Seeker.

Искатель [DV¹]: Премия Witteveen+Bos Art+Technology Award, Девентер, Нидерланды, 2012 г. Фото: Анджело Вермеулен

Как только определено место и сотрудничающая местная группа — например, художественная группа или академическое учреждение — процесс начинается с распространения слово в более широком сообществе, чтобы вызвать интерес. По мере формирования группы она начинает обмениваться идеями в Интернете и собирать материалы — обычно переработанные — часто в течение нескольких месяцев. Оказавшись на месте, группа приступает к строительству с исходными концепциями и материалами. Сборка обычно занимает не менее четырех недель, и участники подключаются настолько интенсивно, насколько позволяет их график. «Обычно мы работаем с датой окончания, например, с открытием выставки, где создатели «Искателей» могут отпраздновать свой прототип космического корабля и ответить на вопросы сообщества в целом», — говорит Вермюлен.

Самый первый Искатель (Искатель [DV¹], на фото выше) был построен внутри церкви Бергкерк в Девентере, Нидерланды. «Он был создан смешанной группой, состоящей в основном из инженеров и местных художников», — говорит Вермюлен. «Вы можете видеть, что этот проект по-прежнему является данью более традиционным представлениям о космических кораблях с его геометрическим дизайном и шасси. Тем не менее, он положил начало всему и использовался в качестве эталона для последующих сборок».

Seeker [HS²]: Space Odyssey 2.0, Z33, Хасселт, Бельгия, 2013 г. Фото: Кристоф Вранкен

Так как же выглядит типичный звездолет «Искатель»? «Seeker создается совместно с местными сообществами, и в каждом месте сообщество выглядит по-разному, поэтому каждый итоговый проект Seeker выглядит по-разному», — говорит Вермюлен. «Это всегда смесь людей с разным опытом, навыками, убеждениями и возрастом. Например, мы работали с инженерной компанией, художниками и студентами-архитекторами в Нидерландах, а также с активистами культуры из ряда общественных организаций Словении. Наши участники обычно варьируются от подростков до людей старше 60 лет. Мы используем подход совместного творчества, когда каждый имеет право голоса. Мы также проектируем максимально снизу вверх: другими словами, звездолеты создаются без заранее определенного плана, но органично и постепенно развиваются с течением времени в соответствии с интересами сообщества».

Иногда проекты Seeker повторно используют части предыдущего Seeker, которые взломаны и переработаны. «Например, в этом втором проекте Seeker в Хасселте сообщество сохранило внешнюю архитектуру предыдущей постройки, но переработало интерьер с другой точки зрения», — говорит Вермюлен.

Верх : Изолирующая миссия. Искатель [EH³]: Неделя голландского дизайна, Эйндховен, Нидерланды, 2013 г. Внизу : Взлом караванов. Искатель [EH³]: Неделя голландского дизайна, Эйндховен, Нидерланды, 2013 г. Фото: Анджело Вермеулен

Несмотря на то, что каждый проект Seeker уникален, всегда учитываются определенные принципы, такие как основная устойчивость. «Одна из вещей, которую мы всегда обсуждаем, — это нулевые отходы: каждая молекула должна быть использована повторно. Мы часто обсуждаем необходимость создания бортовой экосистемы, которая повторно использует все человеческие отходы в качестве питательных веществ для бактерий, которые, в свою очередь, создают пищу для растений и растения для космонавтов в бесконечном цикле». Конечно, учитывая временные и бюджетные ограничения сборки Seeker, полностью построить такие системы невозможно, но «мы собираем все, что можем», — говорит Вермюлен. Например, на первом изображении выше съедобные растения выращиваются в вертикальном саду, питаясь близлежащими аквариумами в системе аквапоники. «Мы также выращивали и ели насекомых для получения животного белка», — говорит Вермюлен.

Говоря о хакерстве, показанный выше проект «Искатель», созданный студентами Технологического университета Эйндховена, перепрофилировал бывшие в употреблении караваны для создания вымышленной космической архитектуры, отлично подходящей для создания модульных сред обитания. «Космическая архитектура по своей природе модульна, — говорит Вермюлен. «Подумайте о Международной космической станции. Работа с модулями позволяет постепенно расширять архитектурную структуру с течением времени. Это также упрощает управление более крупной конструкцией (например, области могут быть отключены), что повышает безопасность».

Экипаж Seeker [ES⁵] покидает изоляцию в скафандрах на фестивале GOGBOT, Энсхеде, Нидерланды, 2014. Фото: Виллем-Ян Менгеринк

Позже Eindhoven Seeker был достроен дополнительными караванами для искусства, дизайна, науки GOGBOT и фестиваль технологий в Энсхеде, Нидерланды. (См. изображение вверху.) «После того, как мы добавили строительные леса и цветное флуоресцентное освещение, в результате получилась монументальная конструкция с намеком на киберпанк», — говорит Вермюлен. «Во время этого фестиваля мы выполнили изоляционную миссию, и члены экипажа даже надели индивидуальные скафандры и покинули космический корабль в открытом космосе (выход в открытый космос)!»

Искатель [LJ⁴]: Музей современного искусства, Любляна, Словения, 2013 г. Фото: Анджело Вермеулен

Одно дело построить гипотетический космический корабль, а другое — попробовать на нем пожить. «Начиная со второй версии «Искателя» мы начали организовывать настоящие изоляционные миссии, как предварительные прослушивания будущего», — говорит Вермюлен. «Это полностью меняет динамику процесса проектирования — это придает работе перформанс. Для Seeker в Любляне, Словения, мы проверили нашу умозрительную конструкцию, заперевшись на четыре дня с шестью членами команды», — говорит он. «Мы оставались внутри художественного произведения в музее даже ночью после ухода охранников».

Изолирующие миссии являются частью интереса Вермюлена к возможным социальным структурам и управлению межзвездными сообществами, особенно распределенному и самоорганизованному принятию решений, в отличие от традиционного военного командования. «Во время операции по изоляции в Любляне у нас был член экипажа, который во время войны служил в югославской армии. Пока мы обсуждали, как работает военное командование, бывший солдат поделился с нами своим опытом, и это было пугающе», — говорит Вермюлен. «Он был категорически против военной структуры, потому что она психологически отбивает у людей охоту общаться. По его словам, главная цель — убедиться, что командир может отдавать приказы отдельным лицам, потому что сообщества представляют угрозу: они сильны, могут высказать свое мнение и восстать».

«Лично это была самая трогательная встреча, которую я когда-либо имел во время Искателя», — говорит он. «Это показывает, как, когда мы пытаемся создать сценарий и воплотить спекулятивное будущее, мы обнаруживаем новые идеи из прошлого».

Это еще не все. Seeker — это продолжающийся долгосрочный проект, инициированный SEAD — Space Ecologies Art and Design — международной сетью людей, работающих в области искусства, науки, техники и защиты интересов, соучредителем которой является Вермюлен в 2009 году. размышления и практические эксперименты. А поскольку Seeker — это проект с открытым исходным кодом, приветствуются все, кто заинтересован в создании собственной сборки или присоединении к будущим сборкам.

«Проекты поиска в стадии подготовки включают один в пустыне Атакама, Чили, совместно с Factoría GKo в Сантьяго, один в Приштине, Косово, в сотрудничестве с местными организациями, такими как Prishtina Hackerspace, и еще один в Свазиленде, в сотрудничестве с Коллектив Agora из Берлина», — говорит Вермёлен.

А кому обращаться? «Меня интересуют люди, готовые смотреть в будущее с головой, люди, которые готовы работать не только с точки зрения своей области, но и с учетом огромного сочетания дисциплин и опыта. Это то, что нам нужно для создания инклюзивного разнообразия будущего», — говорит Вермюлен. «Это идея, над которой Seeker заставил меня задуматься: не существует единого способа построить лучшее будущее. Мы все еще застряли в модернистской идее поиска универсального решения. Но, возможно, этого не существует. Вместо этого мы должны способствовать множеству вариантов будущего и позволять им существовать параллельно — постоянно развивающейся экосистеме будущего».

Выше смотрите выступление Анджело Вермюлена на TED Talk «Как отправиться в космос без необходимости летать в космос».

Программа TED Fellows отбирает молодых новаторов со всего мира, чтобы повысить международную осведомленность об их работе и максимизировать их влияние.

Космические самолеты: возвращение многоразовых космических кораблей?

Загрузка

Космическая станция | Космос

Космические самолеты: Возвращение многоразовых космических кораблей?

(Изображение предоставлено реактивными двигателями)

Автор: Марк Писинг, 22 января 2021 г.

Концепция многоразового космического самолета, казалось, умерла с концом космического корабля НАСА. Может ли космический самолет снова подняться в 21 веке?

T

Мечта о полете в космос началась, когда первый самолет поднялся в воздух в Китти-Хок, Северная Каролина, в 1903 году. Менее чем через 70 лет у нас появился вполне реалистичный пример того, как это могло бы выглядеть. В фильме Стэнли Кубрика «2001: Космическая одиссея» (1968) большой космический самолет легко маневрирует в такт вальсу Штрауса «Голубой Дунай», чтобы состыковаться с огромной вращающейся космической станцией.

Несмотря на множество планов, прототипов и экспериментальных полетов с тех пор, только два космических самолета когда-либо были введены в эксплуатацию: космический шаттл и сверхсекретный Боинг X-37B. В строю остается только небольшой беспилотный Боинг.

Мечта о грациозном космоплане все еще жива, даже если амбиции на их настоящую роль уменьшились. В сентябре 2020 года Китай, по-видимому, запустил свой собственный многоразовый космический самолет типа «Боинг» и может иметь в разработке до семи проектов космических самолетов с экипажем и без него 9.02:30 . Ожидается, что аналогичная автономная летающая лаборатория Space Rider Европейского космического агентства запустится в 2023 году, а собственный мини-космоплан Индии — в конце этого десятилетия.

Но мы по-прежнему полагаемся на ракеты, которые запускают астронавтов в космос и возвращают их на Землю в капсулах, подвешенных на парашютах. Так почему же космический самолет — за исключением космического корабля НАСА, который сейчас находится на пенсии — еще не взлетел?

Один из ответов на этот вопрос можно найти на испытательном полигоне в 2900 км (1800 миль) от Китти-Хок у подножия Скалистых гор в Колорадо. Объект в воздушно-космическом порту Колорадо был специально построен Reaction Engines для проведения «горячих испытаний» технологии, от которой зависит революционный новый ракетный двигатель компании. Испытания проводились при поддержке секретного Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов США (Darpa).

Reaction Engines — британская аэрокосмическая компания, основанная инженерами Аланом Бондом, Ричардом Варвиллом и Джоном Скоттом в 1989 году после отмены проекта британского космического самолета Hotol. Его цель состояла в том, чтобы создать преемника Хотола, сверхтонкий одноступенчатый космический самолет Skylon, вместе с двигателем, который будет его приводить в действие. Синергетический ракетный двигатель с воздушным дыханием (Sabre) — это двигатель, работающий на водороде, который может разогнать космический самолет, подобный «Скайлону», с нулевой до гиперзвуковой скорости за счет использования кислорода в атмосфере Земли, а затем, при достаточно быстром движении, запустить аппарат в космос с помощью бортовой запас кислорода как у обычной ракеты.

Вам также могут понравиться:

• Многоразовый космоплан, запущенный внутри ракеты
• Секреты военного космического самолета США
• Почему европейские астронавты изучают китайский

Сегодня их поддерживают крупные компании отрасли, в том числе Boeing, British Aerospace и Rolls-Royce, а также космические агентства Великобритании и Европы.

За защитным ограждением модифицированный двигатель реактивного истребителя времен холодной войны используется для воспроизведения очень высокотемпературного воздушного потока, создаваемого на гиперзвуковых скоростях. Перегретый воздух продувается легким кольцеобразным устройством, состоящим из тысяч тонкостенных трубок, по которым проходит охлаждающая жидкость. Целью этого предварительного охладителя является очень быстрое удаление сильного тепла. Ожидается, что при использовании в двигателе Sabre он предотвратит плавление его внутренних компонентов при высоких температурах и обеспечит эффективную работу двигателя.

В начале 2019 года предварительный охладитель работал при температуре 420°C (788°F) в условиях, воспроизводящих скорость полета 3,3 Маха, что более чем в три раза превышает скорость звука. Но инженеры хотели достичь магического числа Маха 5. Это более 6200 км в час (3800 миль в час). Кроме того, он более чем в два раза превышает крейсерскую скорость Concorde и более чем на 50 процентов превышает скорость самолета SR-71 Blackbird — самого быстрого в мире самолета с реактивным двигателем. 5 Маха также являются пределом современных материалов, используемых в производстве самолетов.

На испытательном полигоне реактивных двигателей в Колорадо установлен двигатель от реактивного истребителя для проведения экспериментов (Фото: Reaction Engines) сжигать жидкий кислород, смешанный с водородным топливом, для достижения скорости 25 Маха, что позволяет ему выйти на околоземную орбиту.

В октябре 2019 года был побит рекорд, достигнута скорость 5 Маха. Предварительный охладитель успешно «гасил» воздух, поступающий в машину при температуре более 1000°C (1800°F) менее чем за 1/20 секунды.

Успех испытаний принес руководителю группы Хелен Уэббер престижную медаль сэра Ральфа Робинса Королевского авиационного общества за инженерное лидерство, а более широкой команде — множество наград. «Мы достигли того, чего раньше никогда не делали», — говорит Уэббер. «Это был важный момент в развитии прорывной аэрокосмической технологии. Этот успех приближает нас на один шаг к реализации Sabre и прокладывает путь к гиперзвуковым полетам».

Сейчас Уэббер работает над ядром самого движка Sabre. Хотя нам, возможно, придется ждать 10 лет, чтобы начать летные испытания двигателя, их инновационная технология управления теплом, похоже, будет применяться в других областях. Например, в электромобилях новые эффективные легкие теплообменники ускорят зарядку литиевых батарей и продлевают срок их службы.

«Компания Reaction Engines делает хорошую работу, заявляя, что мы собираемся сначала разработать эту технологию, а затем эту», — говорит Кристофер Комбс, Техасский университет в Сан-Антонио. «Легче предложить инвесторам теплообменники, которые через пять лет можно будет использовать в реактивном истребителе, чем предложить Skylon и сказать, что на его создание уйдет 30 лет».

Как ни странно, трудно найти упоминание о Skylon на веб-сайте Reaction Engines. «Skylon был концептуальным транспортным средством, показывающим, как можно использовать двигатель Sabre, — говорит Оливер Нейлард, менеджер по развитию бизнеса Reaction Engines. «Мы не разрабатываем транспортное средство. В ближайшей перспективе мы сосредоточимся на двигателе, но в то же время мы должны убедиться, что технологии космических кораблей разрабатываются вместе с ним».

Skylon был одним из концептов многомахового космического самолета середины 90-х годов. (Фото: SSPL/Getty Images) В 2020 году компания работала с ЕКА над более консервативной концепцией двухступенчатой ​​ракеты, которая будет запущена из Французской Гвианы в следующем десятилетии.

Концепция космического самолета проста, хотя он и связан с запутанным набором транспортных средств. Очень расплывчатое определение может означать, что Boeing 747, запустивший LauncherOne Virgin Orbit, классифицируется как космический самолет, поскольку он эквивалентен первой ступени космического корабля.

Есть два типа «настоящих космических самолетов», говорит Жан Девиль, автор китайского аэрокосмического блога из Шэньчжэня и соведущий подкаста Donfang Hour о китайской аэрокосмической отрасли и технологиях. «Самый простой вариант, когда космоплан выводится в космос на спине традиционной ракеты вертикального взлета, типа «Спейс Шаттл». Самый сложный — когда ракета-носитель взлетает горизонтально и выходит в космос по поступательной траектории, или когда обе ступени представляют собой космические самолеты, как китайская концепция Tengyun».

Преимущества космопланов перечислить легко. Существует убедительная идея «полетать» на космическую станцию ​​и обратно так же, как мы летим на авиалайнере из Нью-Йорка в Сан-Франциско. Космические самолеты могут использовать взлетно-посадочные полосы, а не дорогие стартовые площадки, что также означает, что их можно запускать и приземляться чаще. И если вы хотите вернуть спутник, то космический самолет, а не капсула с экипажем, возвращающаяся на Землю на парашюте, — единственное решение.

Космические самолеты также можно использовать для испытаний военной техники и даже для перехвата вражеских спутников. Технологии космопланов пересекаются с технологиями гиперзвукового оружия и самолетов. По этой причине Reaction Engines является участником исследовательской программы, финансируемой Министерством обороны Великобритании, по разработке гиперзвуковых силовых установок для самолетов.

К сожалению, космическая индустрия не развивалась так, как хотели сторонники космических самолетов. «Мы добились гораздо большего прогресса с компьютерами, чем с ракетами», — говорит Дэвид Бербах из Военно-морского колледжа США в Род-Айленде. «Автоматизация означает, что нам действительно не нужно отправлять много людей в космос. Это может показаться примитивным, может показаться недостойным, но на самом деле ракеты — это все, что нам нужно в данный момент».

Советский «Буран» был еще одним многообещающим проектом космического самолета, но он так и не выполнил пилотируемую миссию до распада СССР (Петр Ковалев/ТАСС/Getty Images)

Также, по мнению некоторых спутники обратно на Землю, потому что их стало дешевле строить, они долговечнее и, откровенно говоря, стали одноразовыми. Спутниковая группировка Space X Starlink использует тысячи небольших спутников массового производства для расширения доступа в Интернет.

И космические самолеты связаны с дорогостоящими технологическими проблемами. Необходимы материалы, достаточно прочные и легкие, чтобы выдержать частые обратные полеты в космос, и существует проблема интеграции двух или трех различных типов двигательных установок, необходимых для разных этапов полета. «На мой взгляд, это одна из главных трудностей, — говорит Девиль.

«В конечном счете, основным препятствием для проектов космических самолетов является то, что разработка требует очень глубоких карманов», — добавляет он. «Вот почему Европа, СССР и Россия ушли от этой концепции».

Тогда есть конкуренция. «У SpaceX репутация раздвигающей границы, но она убивает космический самолет», — говорит Комбс. «Они делают такую ​​хорошую работу по удешевлению доступа в космос, что это устраняет мотивацию вкладывать средства в дорогостоящие исследования космических самолетов».

Возможно, только миллиардер может выдержать цену неудачи, связанной с разработкой космического самолета.

Несмотря на недавний успех Boeing X-37B в нишевой военной роли, любители космических самолетов привыкли к разочарованию. Российско-советский пионер космонавтики Фридрих Цандер в 1911 году сконструировал межпланетный космический самолет с крыльями, которые сгорали во время подъема. В 1930-х годах австрийский инженер Ойген Зенгер выдвинул идею суборбитального бомбардировщика с ракетным двигателем для бомбардировки Нью-Йорка. К счастью, нацисты его так и не произвели.

В 1950-х годах конструктор ракет Вернер фон Браун изложил свое видение «ракеты с крыльями» в журнале Collier’s, и ВВС США развеяли идею Сенгера. Boeing X-20 Dyna-Soar (да, он так назывался) был отменен в пользу программы Gemini. Первоначальный космический корабль Gemini должен был взлететь в космос на ракете и приземлиться на взлетно-посадочную полосу, как параплан, пока это тоже не было отменено. Некогда секретные советские проекты тоже провалились. МиГ-105, например, был пилотируемой испытательной машиной, разработанной для периодического советского плана по созданию космического самолета. Первый полет он совершил в 1976, но экспериментальный пассажирский орбитальный самолет (Эпос), как назывался проект, был окончательно свернут два года спустя.

Эпоха космических самолетов НАСА закончилась с выводом из эксплуатации флота космических шаттлов в 2011 году. (Фото: Тед Сокуи/Corbis/Getty Images) Вдохновленный космическим кораблем НАСА, советский «Буран» совершил один беспилотный космический полет в 1988 году, прежде чем программа была отменена. Планы европейских и японских космопланов так и остались планами. Намерение Китая построить собственный космический самолет было отложено, потому что ракеты были более быстрым способом вступить в космическую гонку. «Китай запустил своих первых тайконавтов в космос в 2003 году вместо запланированного на 2020 год, — говорит Девиль.

Несмотря на плохие характеристики «Шаттла», США не переставали мечтать о многоразовом космоплане. Футуристический Lockheed Martin X-33 или Venture Star был отменен на поздней стадии из-за технических проблем. Ходили слухи, что существуют и другие сверхсекретные программы. Из этих проектов родился беспилотный Boeing X-37B. Предложение Boeing о более крупной версии с экипажем было отклонено.

«Когда я был ребенком, я наблюдал, как все эти невероятно крутые научно-фантастические машины взлетают, как самолеты, и летят в космос, — говорит Комбс. «Это та вдохновляющая технология, которая заставляет людей хотеть быть инженерами и которую инженеры хотят строить, особенно когда космические самолеты были так мучительно близки в течение такого долгого времени».

Итак, есть ли будущее у космоплана?

Гонка за созданием гиперзвуковых самолетов и оружия действительно может помочь решить технологические проблемы, стоящие перед проектами космических самолетов. Или нишевая роль, которую играет такой корабль, как Боинг, может быть лучшим, что он может получить. «Космическое пространство — это место разрушенных мечтаний и невыполненных обещаний», — говорит Бледдин Боуэн из Лестерского университета и автор книги «Война в космосе: стратегия, космическая мощь, геополитика». «Космические самолеты могут просто стать полезным орбитальным испытательным полигоном для новых технологий».

Однако одно можно сказать наверняка. Какое бы будущее у космического самолета ни было, оно будет связано с Китаем. «Мы очень мало знаем о запуске [китайского экспериментального космического самолета]», — говорит Девиль. «Но это показывает, что Китай серьезно относится к разработке своих концепций космических самолетов».

«В конце концов, люди ищут доступ в космос, чтобы выйти за рамки того, что они могут сделать сегодня», — говорит Найлард из Reaction Engines. «Они ищут возможность запуска по запросу. И нам нужно двигаться к этой модели самолета, если мы хотим, наконец, раскрыть потенциал космоса».

—

Join one million Future fans by liking us on  Facebook , or follow us on  Twitter  or   Instagram .

Если вам понравилась эта история, подпишитесь на еженедельный информационный бюллетень bbc.