Космические новые технологии: Космические технологии будущего: покорение дальнего и ближнего космоса |

Содержание

Топ-10 технологий для космических переселенцев

Партнерский материал

Топ-10 технологий для космических переселенцев

Обзор существующих и будущих технологий, которые помогут долететь до Марса и выжить на нем

24 декабря 2018

Вернуться в меню

Ракеты и
3D-печать

Читать

Новые материалы

Читать

Гаджеты для здоровья

Читать

Технологичное питание

Читать

Радиационная защита

Читать

Воспроизводство воздуха

Читать

Рециклинг воды

Читать

Лазерное оружие

Читать

Искусственный интеллект

Читать

Новое топливо

Читать

Можно быть уверенным, что не только миллениалы, но и многие люди старшего возраста увидят день, когда на Марс отправится первая миссия землян. Будет ли это американская, европейская, российская или, что более вероятно, международная экспедиция, она в любом случае продемонстрирует новейшие достижения всего человечества.

Лучшие умы мира обучают искусственный интеллект, разрабатывают многоцелевых роботов и системы защиты от космической радиации. Ученые изобретают новые способы воспроизводства воды и воздуха.

Прообразы технологий, которые будут использовать первые колонизаторы Марса, уже можно найти в проектах от корпораций Кремниевой долины, NASA и даже российских нефтяников. Разбираемся, что это за ноу-хау и как они помогут на Красной планете.

Ракеты и 3D-печать

Полет на Марс — дорогое удовольствие, ведь только в одну сторону такое путешествие растягивается на 55 млн километров. Астронавтам нужны ракеты нового поколения, оснащенные мощными, но экономичными двигателями. А еще будущие космические корабли должны быть многоразовыми, чтобы звездный путь не был билетом в один конец.

Совсем близко к этой мечте подошли в США, где космическая программа в последние годы переживает ренессанс. Идеи и проекты NASA активно подхватили частные предприятия.

Компания SpaceX на смену двигателю Merlin, созданному в начале 2000-х, разработала инновационный — SuperDraco. Он создан специально для пилотируемого корабля Dragon V2, предназначенного для доставки экипажа из семи человек на Международную космическую станцию и возвращения на Землю.

Отличительная особенность SuperDraco — камера сгорания, которая напечатана на 3D-принтере. Это существенно удешевило его производство. А используемая в двигателе топливная смесь позволяет перезапускать его многократно, даже через несколько месяцев, проведенных в космосе.

Амбициозные планы и у американского стартапа Relativity Space, который разработал ракетный двигатель Aeon, полностью напечатанный лазерным 3D-принтером. Компания уже строит первую ракету Terran 1, изготовленную таким же способом. Количество деталей при трехмерной печати должно уменьшиться в сто раз, а время, необходимое для постройки одной ракеты, сократится буквально до нескольких дней.

Двигатель SuperDraco, разработанный SpaceX

А еще для будущей марсианской колонии людям понадобятся жилые и хозяйственные модули, многочисленные машины и оборудование. И то, и другое будет выходить из строя, а доставлять детали с Земли – долго и дорого. Технология 3D-печати поможет решить и эту проблему.

Существующие разработки уже позволяют печатать на принтере целые дома. Так, власти Дубая хотят к 2025 году построить в городе квартал из зданий, созданных на 3D-принтере. Технология успешно внедряется и в автомобилестроении. Например, Ford активно применяет 3D-печать в производстве деталей для серийных моделей.

И самое главное, метод лазерной печати металлом можно использовать на других планетах, например, на Марсе. Таким образом, если технология зарекомендует себя, то будущие колонисты смогут строить себе не только дома, но и целые межпланетные ракеты.

Новые материалы

В космосе сверхпрочные, устойчивые к радиации и экстремальным температурам материалы будут особенно необходимы. Инженеры возлагают большие надежды на создание специальных материй, которые не встречаются в природе, а будут искусственно синтезированы для межпланетных экспедиций.

К примеру, российским ученым из Сколково и Российской академии наук удалось получить новое соединение вольфрама и бора, которое в полтора раза тверже победита – материала-«звезды» металлургии – и существенно дешевле его в производстве. Новинке нашли применение в технологиях для подземного бурения: синтезированный материал используют для замены элементов из победита на конце буровых механизмов.

Следующая цель — создание новой сверхтвердой материи, которая сможет заменить дорогие алмазные пластины на буровых резцах, используемых для устройства скважин и тоннелей на глубине в несколько километров под землей. Уже получены тестовые версии материалов, сопоставимых по свойствам с кубическим нитридом бора — это одно из наиболее близких к алмазу особо твердых соединений.

Появление новых материалов снизит затраты на подготовку межпланетных экспедиций. Это дополнительно приблизит долгожданную высадку людей на Красной планете.

Гаджеты для здоровья

Переселенцы на Марс, как и мы, будут носить фитнес-трекеры, только гораздо более продвинутые. Нынешний уровень технологий и точность измерений уже позволяют в реальном времени отслеживать показатели здоровья человека и давать нужные сигналы и рекомендации. Так, часы Apple Watch научились делать ЭКГ и обнаруживать отклонения от нормы сердечного ритма, способные перерасти в сердечный приступ, и прочие проблемы.

Пройдет еще несколько лет — и браслеты будут мониторить давление, делать анализ крови, вдыхаемого воздуха и даже уровня радиации вокруг. И это не говоря о контроле положения тела в пространстве.

Популярные модели фитнес-трекеров

Xiaomi Mi Band 3

FitBit Charge 2

Huawei Honor Band 3

Samsung Gear Fit2

Промышленные системы мониторинга состояния человека уже разработаны и используются на опасных или труднодоступных объектах. Кроме основных физиологических показателей, они замеряют температуру окружающей среды, запыленность, уровень вибрации. Пилотные проекты тестирования таких систем, к примеру, были опробованы компанией «Газпром нефть» для обеспечения безопасности и здоровья работников на отдаленных месторождениях. Любое падение человека или нештатная ситуация с сотрудником фиксируется системой, которая оповещает экстренный персонал и медицинские службы.

В экстремальных условиях космического полета или пребывания на Марсе такие технологии в прямом смысле жизненно необходимы.

Технологичное питание

Производство продуктов питания на Марсе — амбициозная задача, которую давно пытаются решить на Земле. Допустим, первая экспедиция возьмет с собой достаточно консервированной (а точнее, лиофилизированной) еды и концентратов. Тем не менее, вопрос выращивания овощей на Марсе должен быть решен для будущих поколений поселенцев.

Ставший уже хрестоматийным пример Марка Уотни из фильма Ридли Скотта «Марсианин» пусть и получил одобрительные отзывы научных консультантов, но не лишен недостатков и художественных преувеличений. Напомним, персонаж Мэтта Деймона, оставшись на Марсе один, для собственного выживания начинает выращивать картофель на марсианском грунте.

Главная проблема здесь — радиация и тяжелые металлы. Марсианский грунт сам по себе не подходит для растений. Даже если будущим колонистам удастся вырастить на этой почве овощи и зелень, они будут непригодны в пищу из-за радиоактивного заражения и содержания токсичных элементов.

Более перспективной считается установка на Марсе компактных тепличных и гидропонных систем, где растения будут выращивать на субстрате — заменителе почвы, доставленном с Земли. При этом остаются проблемы обеспечения растений достаточным количеством света и защиты их от убийственной радиации.

Сейчас в мире реализуется несколько проектов, призванных решить проблему производства продуктов в космосе и на других планетах. Так, голландские ученые из Вагингенского университета выращивают овощи на вулканической почве, которая якобы близка по составу к марсианскому грунту. А космонавты на МКС в 2015 году получили первый урожай салата, выращенного в условиях невесомости и повышенной радиации.

Кадр из к/ф «Марсианин

Защита от радиации

Радиационный фон Марса составляет в среднем 8 рад в год, но может достигать и 2 рад в день во время вспышек на Солнце. Это в разы больше того, с чем сталкиваются простые люди на Земле и даже подготовленные астронавты на МКС. Так что радиация остается в числе главных проблем, которую придется решать будущим межпланетным путешественникам.

Чтобы защититься от нее, ученые предлагают различные способы, например, увеличивать толщину обшивки космических аппаратов и жилых модулей. Или использовать источник магнитного поля, который будет защищать людей и технику от солнечного ветра — основного источника смертельного облучения. Альтернативный способ — строить жилые модули под поверхностью Марса, так, чтобы слой почвы был естественным щитом от радиации.

Воспроизводство воздуха

Научиться воспроизводить воздух на других планетах — нетривиальная задача. Причем нужно научиться это делать с наименьшими энергозатратами.

Для выработки пригодного для дыхания воздуха на Марсе ученые предлагают использовать атмосферу самой планеты. Она довольно разряжена, а масса составляет лишь 0,5% массы земного газового слоя. При этом марсианский воздух содержит большое количество углекислого газа — примерно 95%. Предполагается, что первые колонизаторы будут использовать устройства для преобразования углекислого газа в кислород, что позволит получать и пригодный для дыхания воздух, и топливо для заправки машин и ракет.

Еще в 2014 году NASA представило проект Moxie, разработанный в недрах Массачусетского технологического института. Это компактное устройство методом электролиза преобразует углекислый газ в кислород. Существующий прототип — это аппарат, который питается от энергоустановки мощностью 300 Вт. Он может производить до 10 граммов кислорода в час и работать при температуре до 800°С.

NASA планирует отправить на Марс большой аппарат Moxie наряду с другим оборудованием для будущей колонизации на грузовом корабле после 2030 года.

Рециклинг воды

Сейчас на обеспечение работы экипажей МКС тратятся огромные средства и усилия. Почти все на орбиту доставляется с Земли на грузовых кораблях. Такие полеты очень дорогостоящие, поэтому повышение автономности станции является одним из приоритетов для ученых. Заметного прорыва в последние годы позволила добиться установка на МКС системы рециклинга воды. Она позволяет извлекать из жидких отходов «жизнедеятельности» станции до шести тысяч литров питьевой воды в год, что сокращает потребности в ее поставках почти вдвое.

В будущем для очистки воды в космосе пригодятся и специальные бактерии. К примеру, такие микроорганизмы уже используются в российском проекте «Биосфера». Эту беспрецедентную биологическую систему очистных сооружений сейчас применяют на Московском нефтеперерабатывающем заводе. Как отмечают эксперты, аналогов проекта в мировой промышленности не существует.

После того, как вода проходит механическую очистку, а мощный поток воздуха выбивает из нее оставшиеся примеси и нефтепродукты, к работе приступают специально выращенные бактерии. Микроорганизмы съедают остатки нефтепродуктов. Затем воду отфильтровывают сквозь мембраны с отверстиями толщиной меньше волоса. На финальном этапе воду пропускают через 200 тонн активированного угля и через специальный фильтр, размер ячеек в котором не больше молекул воды. На выходе получается питьевая вода.

Биологические очистные сооружения «Биосфера»

Лазерное оружие

С самого своего возникновения в 1950-х годах лазеру суждено было стать оружием. Уже больше полувека исследования лазера ведутся главным образом в оборонной сфере. Но и гиганты аэрокосмической отрасли не отстают.

Кстати, один из самых известных проектов лазерного оружия — это разработка Boeing. Изначально лазер компания решила использовать для перехвата ракет. Однако позднее технология была модернизирована и успешно опробована для других целей. С ее помощью научились уничтожать артиллерийские мины и даже самолеты-беспилотники.

Развитие мощностей лазерных установок не будет лишним и в суровых условиях космоса. Станет возможным изменение ландшафтов других планет, устранение астероидов и прочих препятствий на пути покорителей новых планет.

К созданию ручного лазерного оружия технологии тоже подошли совсем близко. В июле 2018 года специалисты китайского Института оптики и высокоточной механики закончили разработку лазерной штурмовой винтовки. Пока она классифицируется как нелетальная, но может быть использована и как зажигательная, и для нанесения телесных повреждений противнику. Радиус действия оружия — 800 метров, а количество выстрелов на одном заряде аккумулятора — более тысячи. Сейчас винтовку готовят к массовому производству по заказу спецподразделений китайской полиции.

Лазерное оружие полюбили создатели научно-фантастических фильмов и игр

Кадр из к/ф «Звездные войны»

Лазерное оружие полюбили создатели научно-фантастических фильмов и игр

Кадр из к/ф «Звездный путь»

Лазерное оружие полюбили создатели научно-фантастических фильмов и игр

Скриншот: игра Fallout 4

Лазерное оружие полюбили создатели научно-фантастических фильмов и игр

Скриншот: игра Destiny 2

Искусственный интеллект

Ученые прогнозируют создание к 2030 году «умных» машин, которые будут в разы превосходить по интеллекту любого человека. Программы уже потеснили людей в узких областях. Например, нейросети не хуже врачей диагностируют многие заболевания — определяют риск сердечных болезней по сетчатке глаза и анализируют рентгеновские снимки.

На новый уровень искусственный интеллект вышел в 2017 году. Программа для нейронных сетей AlphaZero в течение 24 часов самостоятельного обучения достигла сверхчеловеческого уровня игры в шахматы и другие интеллектуальные игры, победив все программы-предшественники с разгромным счетом и тотальным доминированием. Жертвой пали Stockfish, Elmo и другие программы, уже давно превзошедшие живых игроков. Это произвело настоящий фурор не только в области спорта, но и среди экспертов по искусственному интеллекту во всем мире.

Не отстают в машинном обучении и российские специалисты. На недавнем конкурсе по машинному обучению Gazprom neft Smart Oil Contest команде МГУ на основе данных со скважин удалось построить точную модель предсказания получения нефти с месторождений. Зачем искусственный интеллект нефтяникам? Сейчас, чтобы добраться до нефти в недрах, приходится решать множество уравнений с большим количеством неизвестных на основе огромного массива данных — эта задача по силам только машинам.

В настоящее время цифровые модели месторождений создаются на основе промысловых данных, полученных из разных источников — анализа сейсмики, геологоразведки, лабораторных исследований. Процесс напоминает судоку: есть небольшой набор данных, а остальное искусственному интеллекту нужно достроить самостоятельно.

Только в отличие от самых сложных кроссвордов в данном случае объем знаний и неизвестных можно сравнить с соотношением большой цистерны и Азовского моря. Несмотря на это, «умные» программы уже научились собирать в огромные цифровые модели целые нефтеносные бассейны размером с регионы. Программы на основе Big Data находят закономерности в геологических сочетаниях и достраивают недостающую информацию.

Перебор различных комбинаций установки скважин и освоения залежей происходит по разработанному алгоритму оптимизации. Он позволяет не тратить время на расчет заведомо неэффективных вариантов. Больше не нужно терять месяцы на сложную работу инженера — программа за неделю предлагает несколько оптимальных планов добычи углеводородов. Уже сегодня опыты показали, что машина в состоянии находить варианты, которые на 20% эффективней предложенных человеком.

Новое топливо

Все разрабатываемые сейчас марсианские программы делятся на два вида — возвращаемые и невозвращаемые миссии. Возможность вернуться на Землю или отправиться на дальнейшее исследование космоса будет напрямую зависеть от решения проблемы поиска и добычи ракетного топлива на Красной планете. Также энергоресурсы будут необходимы для функционирования будущих исследовательских баз и колоний переселенцев.

Кислород для заправки ракет можно более или менее эффективно добывать на поверхности Марса при помощи электролитических устройств. Из твердого льда также можно получать воду, необходимую для синтеза топлива. Вдохновленные этой идеей инженеры проекта Swamp Works в NASA разрабатывают автономные машины, которые будут собирать реголит и пыль на поверхности планет и других объектов для производства из них космического топлива и других полезных человеку веществ.

А очередное открытие марсохода Curiosity и вовсе обнадежило ученых. Он нашел на Красной планете газовые клатраты с включенными в них молекулами метана, спрятанные под поверхностью планеты. А ведь это уже вполне родное нам земное топливо. И если научиться извлекать на Марсе метан, то можно решить проблему обеспечения космических экспедиций столь необходимыми энергоресурсами.

Так что российские инженеры и геологи, которые сейчас разрабатывают технологии добычи труднодоступных залежей нефти в подземных глубинах суровой Арктики, будут незаменимы даже на других планетах.

Марсоход Curiosity

Этот материал является частью проекта «От Земли до Марса»

Партнерский материал

©Rusbase, 2018
Автор: Наиль Байназаров

5 известных всем технологий, которых бы не существовало без освоения космоса

Каждый раз, когда вы переключаете канал телевизора или вбиваете адрес в навигаторе, — это случается благодаря космическим исследованиям и полётам к другим планетам. Вместе с Триколором рассказываем, какие разработки пришли в нашу жизнь из космонавтики.

1. Спутниковое ТВ

История спутникового телевидения началась^{История спутникового телевизионного вещания 10 июля 1962 года: тогда в NASA запустили на орбиту первый спутник связи Telstar‑1. На следующий день с его помощью в США провели первую спутниковую трансляцию. Telstar‑1 летал по эллиптической орбите и за один виток вокруг планеты давал непрерывный сигнал в течение 20 минут — всего 2 часа 37 минут. Он мог обеспечить одну телетрансляцию или 60 телефонных звонков.}

В СССР спутник такого типа назвали «Молния‑1»: впервые в космос он отправился в 1964 году, а первое телевещание произошло в 1965‑м. Советский спутник обеспечивал связь между Москвой и Владивостоком.

В том же году США запустили уже на круговую орбиту геостационарный спутник Intelsat‑1 (Early Bird): это позволило поддерживать сигнал дольше. СССР увеличить время вещания удалось двумя годами позднее: в стране создали свою сеть спутников «Орбита» — аппараты передавали сигнал по очереди.

Сначала спутники использовались только в профессиональной среде, но постепенно стали доступными всем людям. В США, например, «тарелки» начали активно устанавливать в восьмидесятые годы: сигнал тогда не кодировался и пользователи могли совершенно бесплатно смотреть любой пойманный канал. В 1994 году спутники уже обеспечивали не только аналоговое, но и цифровое вещание — количество каналов от этого выросло.

Сегодня платным телевидением пользуются более 44 миллионов семей в России, значительная часть из них получает сигнал именно через спутник. Главный секрет популярности этого типа подключения — в доступности: он позволяет смотреть множество каналов где угодно, даже в глухой деревне. Всё благодаря космическим технологиям: провайдер посылает радиосигналы на спутник, а оттуда они распространяются обратно на Землю.

Поймать сигнал можно практически в любом месте, нужна лишь антенна-«тарелка». Она улавливает сигнал из космоса, преобразует и подаёт на спутниковый приёмник, который его декодирует, превращая в картинку и звук.

Необычная форма спутниковой антенны была придумана не ради дизайна — вогнутость помогает принимать сигнал эффективнее. Он отражается от стенок «тарелки» и, благодаря поднятым краям, уходит в центр конструкции, где как раз и размещают приёмное устройство‑конверт, — это позволяет получить много информации в хорошем качестве.

Сейчас возможности спутников могут использоваться ТВ‑операторами. Например, спутниковое телевидение Триколора смотрят более 12 миллионов домохозяйств. Чтобы передавать сигнал в разные регионы России, оператор использует мощности трёх спутников.

Подключить спутниковое ТВ

2. Спутниковый интернет

По данным Росстата, высокоскоростным интернетом сегодня обеспечено^{Интернет в жизни россиян около 74% россиян. Это хороший показатель, но правдив он скорее только для городской местности. За её пределами, к примеру на дачах, покрытие как фиксированных, так и сотовых операторов резко падает, особенно в часы наибольшей нагрузки, и возникают проблемы со связью. В таких ситуациях и спасает космическая инновация — спутниковый интернет.}

Долгое время существовал миф, что этот тип передачи сигнала не может обеспечить стабильным скоростным интернетом. На самом деле спутниковые операторы в России уже сейчас «разгоняют» сигнал до 200 Мбит/с. А тарифы на спутниковый интернет от Триколора со скоростью до 100 Мбит/с (этого достаточно, чтобы смотреть видео в формате Full HD и 4К) уже сейчас доступны от Калининграда до Иркутска.

Последние исследования Триколора показывают, что спутниковый интернет подключают в основном для работы и общения в социальных сетях. Спрос на эту «космическую услугу» сосредоточен главным образом среди частных пользователей и особенно сильно вырос в период вынужденной самоизоляции.

Самой модной и обсуждаемой технологической новинкой в сегменте спутникового интернета стали низкоорбитальные спутники (Starlink, ONEWEB) и их возможности. Корпорация Илона Маска уже сделала целый ряд заявлений об ожидаемой революции на рынке высоких технологий. Большинство экспертов склонны считать пока этот проект авантюрным.

Хочу быстрый интернет даже на даче

3. GPS‑навигатор

Изображение: Serhii Kalaba / Mastak80 / Antares Light / pp.ng / BravissimoS / Maxger / STEKLO

Попросить искусственный интеллект найти дорогу в любую точку города, страны или мира и построить оптимальный маршрут сейчас кажется настолько базовой задачей, что представить жизнь без неё сложно. Но если бы не конкуренция стран в космическом пространстве и вооружениях, людям, возможно, всё ещё приходилось бы искать путь по карте.

Идея спутниковой системы навигации появилась в конце 50‑х годов в Штатах, после запуска советского «Спутника‑1». Американские учёные заметили зависимость частоты радиосигнала от положения спутника в небе: когда объект приближался — она увеличивалась, когда отдалялся — уменьшалась. В тот момент стало понятно, что по положению спутника можно определить скорость и координаты тела на Земле и наоборот. Так и началась ^{Global Positioning System History разработка технологии.}

Создание системы навигации было сначала исключительно военным проектом: она должна была защищать американские границы от советского вмешательства. В середине 60‑х годов технологию тестировала Лаборатория военно‑морских исследований США: были созданы и запущены шесть низкоорбитальных спутников Timation — они крутились вокруг полюсов, а сигнал от них ловили подводные лодки.

В начале 70‑х разработкой занялось уже Министерство обороны США, и в 1978 году на орбиту улетел первый спутник системы навигации NAVSTAR (позже она получила название GPS). Всего запустили 24 спутника — полный состав объектов оказался в космосе в 1993 году, целиком выполнять свои задачи комплекс начал ^{Глобальная навигационная спутниковая система GPS в марте 1994 года, а в мае 2000‑го США открыли доступ к GPS для других стран.}

Сейчас спутниковой системой навигации может воспользоваться любой человек. Она есть в смартфонах, умных часах, планшетах, ноутбуках и других девайсах. Кроме того, она помогает работать картографам, геодезистам, спасателям и представителям других профессий.

4. Сервисы геолокации

GPS подарила нам не только возможность искать и выстраивать быстрые маршруты. Спутниковую технологию геолокации мы используем в смартфонах каждый день: чтобы добавить метку в Instagram*, найти билет на самолёт или совершить виртуальное путешествие, например, в Европу. Всё это возможно^{INS INERTIAL NAVIGATION SYSTEM ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА благодаря встроенной в гаджет инерциальной навигационной системе (ИНС), состоящей из гироскопов (датчиков вращения) и акселерометров (датчиков движения). В 50‑е годы её разработали для управления самолётами и ракетами: система позволяет непрерывно контролировать местонахождение тела, определяя его положение, скорость и ориентацию в пространстве.}

Первые ИНС могли занимать целую кабину самолёта. Сейчас они бывают настолько крошечными, что их видно лишь под микроскопом. В смартфоне система позволяет не только следить за локацией, но и менять ориентацию экрана — смотреть фильмы на мобильном в полном разрешении без этого было бы невозможно. Ещё один полезный сервис геолокации — поиск смартфона. Он позволяет найти и быстро вернуть потерявшийся гаджет, избежать похищения злоумышленниками личных данных.

5. Беспроводные девайсы

Изображение: Serhii Kalaba / AleksandrMorrisovich / pp.ng / BravissimoS / Olga Miltsova

Автомобильные пылесосы, блендеры, дрели и другая техника, работающая от аккумулятора, — дальние родственники одного космического аппарата. Его история началась в 1961 году, когда к компании Black & Decker с необычным заказом обратились^{Cordless Power Tools из NASA.}

Для экспедиции на Луну космонавтам нужны были инструменты, работающие без подсоединения к сети: аккумуляторные приборы в то время уже существовали, их производила как раз Black & Decker. Но простой беспроводной техники для полёта в космос было недостаточно: она должна была работать мощно, эффективно и в сверхсложных условиях.

В итоге, проведя много различных испытаний, в Black & Decker создали аккумуляторный перфоратор для бурения и забора лунного грунта. А во время его разработки придумали сразу несколько других проектов, основанных на этой технологии и упростивших жизнь людей на Земле, — в частности, компактный ручной пылесос и прецизионные (то есть высокоточные) медицинские инструменты.

Прочие беспроводные девайсы вроде наушников, мышек или смартфонов тоже не нуждаются в кабеле, чтобы ловить сигнал, но работают по другой технологии. В любом случае освоение космоса — это не только научное достижение и престиж для страны. Оно имеет прямое влияние на наши ежедневные дела — от ведения блога до посиделок всей семьёй перед телевизором.

Узнать подробнее

*Деятельность Meta Platforms Inc. и принадлежащих ей социальных сетей Facebook и Instagram запрещена на территории РФ.

Космические технологии: чем мы пользуемся каждый день

Сложно представить современную жизнь без космических сервисов: GPS, прогноз погоды, карты, спутниковая связь. К тому же благодаря освоению космоса человечество получило и новые технологии — камеры с CMOS-матрицами, бесконтактные термометры, систему HACCP и еще сотню других устройств и оборудования.

У этих технологий даже появились мифы. Например, достаточно долго существовало утверждение о том, что обувь астронавтов миссии Apollo-11, впервые побывавших на Луне — это прототипы беговых кроссовок.

На самом деле это не так. Для астронавтов была создана специальная обувь, но не для бега, а для ходьбы. Эффекту летящей походки способствовала лунная гравитация. Она в шесть раз ниже земной.

Существовал еще один миф — о застежке-липучке, которая якобы была создана специально для космических экспедиций.

Однако она была изобретена швейцарским инженером-электриком Жоржем де Местралем в 1941 году —задолго до космической гонки.

Местраль после прогулок с собакой доставал из ее шерсти головки репейника. Однажды он решил рассмотреть их под микроскопом и увидел крохотные крючки, с помощью которых растения цеплялись за шерсть его собаки.

Так и появилась идея застежки-липучки, ставшей популярной и в космических миссиях, и в повседневной жизни.

Так какие технологии появились благодаря космосу?

HACCP — система безопасности пищевых продуктов

NASA в 1960-х годах, во время подготовки пилотируемых полетов хотело улучшить качество космической еды, чтобы исключить вероятность пищевых отравлений.

Для этого понадобилась совершенно новая система сертификации, потому что существующие стандарты не гарантировали безопасность продуктов на все 100%.

Созданием новой системы занялись одновременно два ведомства — NASA и Лаборатория вооруженных сил США. А также компания Pillsbury, известная во всем мире своими продуктами питания.

Готовое решение Pillsbury презентовала в 1971 году, на Первой американской национальной конференции по вопросам безопасности пищевых продуктов. Представленную концепцию компания назвала НАССР — (Hazard analysis and critical control points).

Концепция использовала разнообразные математические методы, чтобы проанализировать риски и опасные факторы во время производства пищевых продуктов.

Эта концепция легла в основу новых стандартов пищевой безопасности в США. А позднее — и в Канаде, Европейском Союзе и ряде других стран, поскольку обеспечивала высокое качество продукции и снижала вероятность отравлений.

Теперь отметка HACCP — это знак качества, который гарантирует безопасность продуктов питания. Ее найти просто: достаточно рассмотреть упаковку продукции.

Система очистки воздуха

Астронавты во время работы на орбитальных станциях заметили интересную тенденцию: овощи в лабораториях созревали намного быстрее, чем на Земле.

Причина этого была в газе этилене, который выделяли растения. В отличие от Земли, в закрытых помещениях орбитальной станции этот газ может накапливаться в больших количествах.

Для овощей и фруктов этот газ работает как природный гормон, стимулирующий быстрое созревание. Поскольку это явление сильно мешало экспериментам, в 1990-х было создано устройство scrubber. С помощью специальных трубок оно перерабатывает воздух и решает проблему.

Позднее для scrubber нашли применение на Земле. Ученые обнаружили, что устройство не просто превращает этилен в безвредные побочные продукты, но и убивает болезнетворные микроорганизмы. Такое свойство способствовало появлению систем очистки воздуха, использующих эту технологию. Они не только поддерживают свежесть продуктов на складах и рынках, но и помогают обеззараживать воздух.

Инсулиновая помпа

В рамках исследования Марса в 1976 году были запущены аппараты Viking. Они совершали съемку поверхности и проводили научные эксперименты, чтобы найти признаки жизни на планете. Для одного из таких экспериментов аппарат использовал воду и марсианскую почву, которые смешивались в определенной пропорции.

Спустя несколько десятилетий подход исследования Марса пригодился на Земле. Точные пропорции, которые использовал Viking, помогли в медицине. Ученые разработали специальную помпу, которая фиксировалась на теле людей, больных диабетом первого типа, нуждающихся в регулярных инъекциях инсулина.

Помпа стала искусственной поджелудочной железой. Она постоянно рассчитывала и поставляла необходимые дозы инсулина.

Устройство давало возможность доставлять более точное количество гормона, в отличие от шприцов и шприцов-ручек. Это помогло точнее контролировать уровень сахара в крови, а также уменьшило вероятность развития длительных осложнений, связанных с диабетом.

Инфракрасные термометры

В рамках одной из программ по исследованию космоса был запущен орбитальный телескоп IRAS, который первым провел обзор всего ночного неба в инфракрасном диапазоне. Он совершил ряд неожиданных открытий. В том числе аппарат обнаружил шесть новых комет, ядро галактики, а также измерил температуру звезд и планет, используя инфракрасное излучение.

Одна американская компания решила приспособить технологию для измерения температуры тела человека. В основе бесконтактных термометров заложены инфракрасные датчики наподобие тех, что использовались для измерения температуры планет.

Цифровая фотография

Практически все, что умеют делать современные камеры, это результат освоения космоса.

К примеру, для улучшения качества изображений для межпланетных миссий была создана CMOS-матрица. Светочувствительная матрица — это “глаза” видеокамеры или смартфона. Она захватывает свет, попадающий в объектив видеокамеры, и преобразовывает его в электронный сигнал. Ее преимущество — в том, что такая матрица дает высокое качество изображения, при этом потребляет совсем мало энергии.

Беспроводная гарнитура

Астронавтам пилотируемых космических миссий, таких как Gemini, Apollo и Skylab, понадобилась компактная беспроводная гарнитура для постоянной связи с центром управления полетами NASA.

В новом устройстве инженеры улучшили дизайн микрофона и добавили функцию шумоподавления. Со временем эта технология перекочевала в Bluetooth-наушники и большинство современных гарнитур.

Топ-10 тенденций и инноваций SpaceTech в 2022 году

Космическая отрасль использует новые технологии, включая 5G, передовые спутниковые системы, 3D-печать, большие данные и квантовые вычисления, для модернизации и масштабирования операций в космосе. Многие услуги, такие как прогноз погоды, дистанционное зондирование, навигация по глобальной системе позиционирования (GPS), спутниковое телевидение и междугородняя связь, зависят от космической инфраструктуры. Более того, новые тенденции SpaceTech, такие как интеллектуальные двигатели, космическая робототехника и управление космическим движением, также набирают популярность в космической отрасли. Вместе с увеличением частных инвестиций в отрасль стартапы разрабатывают технологии, облегчающие передвижение, операции и связь между землей и космосом.

На карте инноваций представлены 10 основных тенденций и 20 многообещающих стартапов в области космических технологий

Для этого углубленного исследования основных тенденций и стартапов в области космических технологий мы проанализировали выборку из 2 162 глобальных стартапов и масштабируемых проектов. Результатом этого исследования является инновационная аналитика на основе данных, которая улучшает процесс принятия стратегических решений, предоставляя вам обзор новых технологий и стартапов в индустрии космических технологий. Эти идеи получены в результате работы с нашей платформой StartUs Insights Discovery Platform на основе больших данных и искусственного интеллекта (ИИ), охватывающей более 2 500 000 стартапов и масштабируемых компаний по всему миру. Платформа быстро предоставляет исчерпывающий обзор новых технологий в конкретной области, а также на раннем этапе выявляет соответствующие стартапы и расширения.

На приведенной ниже карте инноваций представлен обзор 10 основных тенденций и инноваций SpaceTech, которые влияют на космические компании по всему миру. Кроме того, на карте инноваций SpaceTech показаны 20 тщательно отобранных стартапов, все из которых работают над новыми технологиями, продвигающими свою область. Чтобы изучить индивидуальные идеи, просто свяжитесь с нами.

Нажмите, чтобы загрузить

Хотите узнать обо всех 2 100+ стартапах и расширениях SpaceTech?

Демонстрация расписания

Древовидная карта показывает влияние 10 основных тенденций SpaceTech

Основанная на карте инноваций SpaceTech, приведенная ниже древовидная карта иллюстрирует влияние 10 основных тенденций отрасли SpaceTech. Стартапы и масштабные компании создают небольшие спутники, такие как CubeSats и NanoSats, чтобы снизить затраты на запуск. Компании также разрабатывают многоразовые ракеты-носители для дальнейшего снижения стоимости запуска ракет в космос. Быстрая и безопасная связь с использованием спутников включает в себя усовершенствования в аппаратном обеспечении, таком как антенны, передатчики и приемники. В связи с ожидаемым ростом космического трафика стартапы создают осуществимые решения для космических путешествий и управления движением, а также для удаления мусора и мусора. Наконец, спутники на низкой околоземной орбите (НОО) наряду с большими данными и аналитикой играют решающую роль в успехе будущих космических исследований и миссий.

Нажмите, чтобы загрузить

Хотите узнать, какая технология больше всего повлияет на ваш бизнес?

Свяжитесь с нами

Глобальная тепловая карта стартапов охватывает 2 162 стартапов и масштабируемых компаний SpaceTech

Глобальная тепловая карта стартапов, представленная ниже, показывает глобальное распределение 2 162 образцовых стартапов и масштабируемых компаний, которые мы проанализировали для этого исследования. Тепловая карта, созданная с помощью платформы StartUs Insights Discovery, показывает, что на восточном побережье США находится большинство этих компаний, а мы также наблюдаем рост активности в Европе и Индии.

Ниже вы познакомитесь с 20 из этих 2 162 многообещающих стартапов и масштабируемых компаний, а также с решениями, которые они разрабатывают. Эти 20 стартапов были отобраны вручную на основе таких критериев, как год основания, местоположение, привлеченное финансирование и многое другое. В зависимости от ваших конкретных потребностей ваши лучшие варианты могут выглядеть совершенно по-разному.

Нажмите, чтобы загрузить

10 основных тенденций SpaceTech

1. Малые спутники

В последние годы малые спутники становятся все более распространенными, что делает их главной тенденцией среди тенденций SpaceTech в 2022 году. Миниатюрные спутники позволяют удешевлять конструкции и усовершенствования в промышленных технологиях позволяют их массовое производство. Стартапы разрабатывают небольшие спутники, которые позволяют космическим компаниям выполнять миссии, с которыми обычно сталкиваются большие спутники. Более того, малые спутники хорошо подходят для использования в частных сетях беспроводной связи и для научных наблюдений, сбора данных и наблюдения за Землей с помощью GPS.

Space Inventor использует малые спутниковые модули

Датский стартап Space Inventor намеревается сломать пикоспутниковую традицию укладки печатных плат в корпус спутника и вместо этого восстановить использование модулей. Стартап собирает подсистемы с термической стабильностью, защитой и механической прочностью в модули для создания небольших спутников, таких как CubeSats. Это экономит время инженеров, которые строят и собирают спутники.

EnduroSat разрабатывает NanoSats для безопасной связи

Болгарский стартап EnduroSat предоставляет наноспутники и космические услуги предприятиям, исследовательским компаниям и научным группам. NanoSats стартапа обеспечивают надежную обработку данных до 10 полезных нагрузок. Спутники имеют встроенную структуру режимов работы, которая значительно повышает эффективность. Небольшие спутники обеспечивают безопасную связь для телеметрии и телеуправления с использованием высокоскоростных частот X- и K-диапазона.

2. Передовое космическое производство

Космическое производство использует инновационные технологии для улучшения космической продукции и услуг. С появлением передовой робототехники, 3D-печати и производства с использованием света также развиваются инновации в космической отрасли. Крупные космические конструкции, многоразовые ракеты-носители, космические челноки и спутниковые датчики стали реальностью благодаря достижениям в производственных процессах. Автоматизация также жизненно важна для космической отрасли для долгосрочных космических исследований и миссий, поэтому стартапы предоставляют такие решения, адаптированные для отрасли.

Momentus производит многоразовые ракеты для общественного транспорта

Американский стартап Momentus делает транспортировку в космос доступной благодаря своим многоразовым ракетам. После окончательного сброса многоразовые аппараты сходят с орбиты на другую орбиту. Многоразовый аппарат оснащен роботами-манипуляторами и способен выполнять маневры сближения, стыковку и дозаправку, а также хорошо подходит для всего спектра услуг на орбите.

Equatorial Space Systems разрабатывает коммерческие суборбитальные ракеты

Сингапурский стартап Equatorial Space Systems разрабатывает коммерческую суборбитальную ракету, способную доставлять небольшие полезные грузы выше линии Кармана, границы между космосом и атмосферой. Разработанное для экономичных миссий решение стартапа Dorado выпускается в двух вариантах — одноступенчатом, способном достигать апогея 105 км, и двухступенчатом, рассчитанном на превышение целевой высоты 250 км. Две ракеты обеспечивают 3 и 6 минут невесомости соответственно.

3. Усовершенствованная связь

В простейшем случае космическая связь опирается на две вещи — передатчик и приемник. Передатчик кодирует сообщение в электромагнитные волны. Затем эти волны текут через пространство к приемнику. Однако последние разработки в области космической связи выходят за рамки передатчиков и приемников и предлагают усовершенствованную связь в космосе с помощью антенн большой емкости, наземных станций и спутников LEO.

Thorium Space Technology разрабатывает сверхплоскую антенну без помех

Польский стартап Thorium Space Technology разрабатывает сверхплоскую масштабируемую антенну с активной матрицей. Антенна использует полосу частот, которая относительно свободна от помех со стороны земли или космоса. В результате повышается пропускная способность и емкость системы по сравнению с существующими системами. Кроме того, антенна использует высокие радиочастоты и включает в себя функции электронного управления и моделирования луча.

Arctic Space Technologies децентрализует вычислительную мощность для наземных станций

Шведский стартап Arctic Space Technologies добавляет вычислительную мощность к наземной станции с программным управлением. Вместо того, чтобы передавать спутниковые данные непосредственно в облако и сталкиваться с узкими местами данных, стартап децентрализует вычислительную мощность рядом со станцией. Это обеспечивает настоящую обработку в реальном времени без задержек при одновременном снижении требований к пропускной способности и хранилищу в сети.

4. Управление космическим движением

Из всех искусственных низкоорбитальных спутников подавляющее большинство в настоящее время представляет собой космический мусор. Сюда входят ракетные двигатели, заброшенные спутники и, прежде всего, крошечные фрагменты обломков от столкновений и взрывов. Весь этот мусор угрожает будущему исследования космоса и путешествий. Чтобы справиться с этой ситуацией, стартапы разрабатывают возможные решения для извлечения мусора и управления космическим движением.

ClearSpace удаляет реликвии спутников

ClearSpace — это дочерняя компания Швейцарского космического центра EPFL, которая разрабатывает технологии для удаления не отвечающих или заброшенных спутников из космоса. Небольшое спутниковое решение стартапа неоднократно находит, захватывает и удаляет искусственный космический мусор. Стартап планирует удалить первые фрагменты мусора из космоса к 2025 году.

OrbitGuardians разрабатывает недорогую технологию активного удаления мусора

Американский стартап OrbitGuardians является коммерческим поставщиком услуг по удалению активного мусора. Стартап направлен на защиту космических работников, туристов и работающих спутников путем активного удаления опасного космического мусора размером менее двадцати сантиметров. Используя компьютерное зрение, ИИ и Интернет вещей (IoT), стартап обеспечивает недорогое удаление мусора, получая все доступные параметры мусора, такие как местоположение, размер и количество фрагментов мусора.

5. Smart Propulsion

Движение в космосе является важной подсистемой спутниковых созвездий. Учитывая затраты и воздействие на окружающую среду, связанные с космическими миссиями, компании ищут способы обеспечить устойчивость этих миссий. Таким образом, глобальные стартапы и масштабные компании разрабатывают несколько решений, начиная от электрических, экологически чистых и водных двигателей и заканчивая двигательными установками на основе йода, чтобы обеспечить запуск экологически чистых ракет следующего поколения в космос.

ThrustMe разрабатывает электрическую силовую установку

Французский стартап ThrustMe предлагает электрическую космическую двигательную установку, в которой в качестве топлива используется йод. Решение стартапа представляет собой недорогую альтернативу двигателям для более крупных спутников. Технология ThrustMe находит применение в новых спутниках, а также в продуктах, предназначенных для решения новых задач, связанных с появлением группировок спутников.

Dawn Aerospace разрабатывает нетоксичную двигательную установку

Базирующаяся в Новой Зеландии и Нидерландах компания Dawn Aerospace производит однодневные многоразовые ракеты-носители и высокопроизводительные нетоксичные двигательные установки для спутников всех размеров. Стартап Двигательный двигатель SmallSat заменяет ядовитый гидразин закисью азота и пропиленом. Для CubeSats это значительно повышает производительность по сравнению с электрическими двигательными установками с тем же топливом.

Хотите узнать, какая технология больше всего повлияет на ваш бизнес?

Свяжитесь с нами

6. Управление космической деятельностью

Управление деятельностью — это новая тенденция SpaceTech, которая касается управления движением и деятельностью в космосе. Космическая деятельность включает туризм, промышленные миссии, обслуживание спутников, производство продуктов питания, утилизацию отходов и усовершенствование космических станций. Такие тенденции открывают больше возможностей для научного сообщества, например, позволяя изучать поведение живых существ в космосе.

Leviathan Space Industries строит сеть космических станций

Американский стартап Leviathan Space Industries разрабатывает сеть космических станций. Сеть состоит из 14 космических станций и использует искусственную гравитацию для развития космических путешествий, торговли и туризма. Кроме того, стартап использует космодром на экваториальной линии, чтобы максимизировать экономию топлива ракеты-носителя и максимизировать полезную нагрузку. Таким образом, его инфраструктура обеспечивает устойчивую экосистему для безопасного и демократичного освоения космоса.

Obruta Space продвигает обслуживание спутников на орбите

Канадский стартап Obruta Space Solutions разрабатывает устройство, позволяющее обслуживать новые спутники на орбите. Решение стартапа Puck продлевает срок службы спутников с помощью услуг по дозаправке и модернизации. Устройство также позволяет спутникам продлевать срок их службы, помогая в конечном итоге удалить их, и позволяет людям устойчиво занимать орбитальную среду.

7. Космические миссии

Исследование космоса отвечает на фундаментальные вопросы о нашей Вселенной и истории нашей Солнечной системы. Решая проблемы, связанные с освоением космоса, люди находят возможности в развитии горнодобывающей промышленности, материаловедения и исследований в области наук о жизни. Космические миссии также способствуют научно-техническому прогрессу, вдохновляя будущее поколение студентов, преподавателей и исследователей во всем мире.

Лунная станция разрабатывает технологию визуализации лунной среды

Стартап Lunar Station Corporation из США разрабатывает технологическую платформу для преобразования наборов лунных сенсорных данных в трехмерную визуализацию условий окружающей среды на Луне. Решения стартапа обеспечивают быструю и конкретную информацию для улучшения планирования миссии. Его продукты MoonHacker и Moon Navigational Services предоставляют клиентам передовые данные об окружающей среде Луны.

Helios разрабатывает технологию использования ресурсов на месте для лунных и марсианских миссий

Израильский стартап Helios предлагает технологию использования ресурсов на месте (ISRU) для реализации концепции создания постоянных лунных и марсианских баз. Электролизный реактор с расплавленным реголитом стартапа разделяет обильные оксиды, обнаруженные на марсианской и лунной поверхностях. Затем реактор стартапа преобразуется в кислород и различные металлы, такие как железо, алюминий и титан. Стартап также работает над технологией хранения, чтобы обеспечить оптимальное использование производимого кислорода.

8. Космическая добыча полезных ископаемых

Добыча небесных тел переходит из научной фантастики (Sci-Fi) в реальность. Добыча астероидов частными лицами и компаниями с помощью достижений в области космических камер и спутников помогает точно определять местоположение астероидов. После обнаружения эти небесные тела можно использовать для добычи полезных ископаемых, таких как платина, золото, железо или даже вода. Экономический стимул для добычи полезных ископаемых в космосе очевиден, и аналитики предсказывают, что он потенциально может превратиться в миллиардную индустрию.

Корпорация Asteroid Mining разрабатывает спутники для добычи астероидов

Британский стартап Asteroid Mining Corporation разрабатывает спутник для разведки околоземных астероидов (NEA) в качестве кандидатов на добычу. Стартап предоставляет серию различных космических кораблей для разведки, исследования и добычи, каждый из которых выполняет определенную миссию. Его собственный набор данных, созданный в ходе миссии Asteroid Prospecting Satellite One (APS1) , направляет исследователей к конкретным кандидатам на добычу полезных ископаемых.

HEO Robotics использует космические камеры для добычи полезных ископаемых на астероидах

Австралийский стартап High Earth Orbit Robotics сочетает интеллектуальное управление с космическими камерами для получения высококачественных изображений спутников, космического мусора и богатых ресурсами астероидов. Затем эти изображения полезны для обнаружения и наблюдения за астероидами для добычи полезных ископаемых. Стартап строит небольшие спутники, которые работают на высокой околоземной орбите (HEO) для наблюдения за небесными телами.

9. Низкоорбитальные спутники

Низкая околоземная орбита расположена относительно близко к поверхности Земли и обычно находится на высоте менее 1000 км, но может быть и на высоте 160 км над Землей. Кроме того, спутники LEO не всегда следуют определенной траектории вокруг Земли. Это означает, что на НОО больше маршрутов для спутников. Это делает его достижимой целью для космических компаний. С этой целью стартапы разрабатывают соответствующие решения и методы для решения проблем, связанных с LEO, включая системы связи и управление данными.

SpaceAble обеспечивает децентрализованную инспекцию низкоорбитальных спутников

Французский стартап SpaceAble предоставляет по запросу решение для инспекции активов низкоорбитальных спутников на месте. Он использует децентрализованный подход для сбора информации об открытом космосе и предоставляет космическому сообществу критически важные данные и информацию о безопасности эксплуатации. Стартап в настоящее время находится в процессе создания безопасной среды, свободной от избыточности и других сбоев.

WARPSPACE разрабатывает службу оптической связи для низкоорбитальных спутников

Японский стартап WARPSPACE предлагает услуги оптической связи LEO с 2023 года с помощью сети оптической ретрансляции данных на средней околоземной орбите (MEO) для спутниковых операторов. Эта сеть будет развивать связь со спутниками LEO с использованием оптической линии связи. Пользователям нужно только оборудовать небольшой оптический трансивер, который предоставляет стартап. Кроме того, используя их услуги, миссии LEO смогут установить соединение со скоростью один Гбит/с.

10. Космические данные

Спутники LEO и многоспутниковые группировки все чаще используются для связи, шпионажа, мониторинга Земли и других приложений обработки изображений. При наличии больших объемов данных с этих спутников возникает необходимость обработки, обработки, анализа и управления информацией. Стартапы используют данные SpaceTech, используя искусственный интеллект, блокчейн и большие данные, чтобы предлагать безопасные решения для данных для космической отрасли.

Kleos предоставляет космические данные на заказ

Стартап Kleos из Люксембурга поставляет свои информационные продукты через интерфейсы прикладного программирования (API) в соответствии с требованиями клиентов. Guardian RF представляет необработанные данные со спутников стартапа, что подходит для компаний с собственными возможностями анализа геолокации или разведки сигналов. Данные Guardian LOCATE предоставляют данные о радиочастотной активности с географической привязкой. Наконец, Guardian UDT — это определяемый пользователем набор данных, который позволяет выбирать определенные области интереса, такие как наземная станция и уровень безопасности.

LeoLabs предлагает спутниковое слежение и космическую разведку

Американский стартап LeoLabs предоставляет услуги по обработке данных для точного отслеживания и мониторинга спутников с использованием своих орбитальных продуктов и радаров с фазированной антенной решеткой. Стартап также предоставляет данные для быстрого определения местоположения и идентификации новых полезных нагрузок на НОО с помощью эфемерид. Его службы данных обеспечивают космическую разведку и осведомленность, отслеживая спутники и космический мусор в режиме реального времени.

Откройте для себя все технологии и стартапы SpaceTech

Тенденции и стартапы SpaceTech, описанные в этом отчете, — это лишь малая часть тенденций, выявленных нами в ходе нашего глубокого исследования. Среди прочего, связь, передовое производство, робототехника, большие данные, материаловедение и 3D-печать изменят сектор, каким мы его знаем сегодня. Выявление новых возможностей и новейших технологий для внедрения в ваш бизнес на раннем этапе имеет большое значение для получения конкурентного преимущества. Свяжитесь с нами, чтобы легко и подробно изучить актуальные технологии и стартапы, которые важны для вас.

Технологии нового поколения открывают новые возможности в космосе | VentureBeat

Зарегистрируйтесь сейчас, чтобы получить бесплатный виртуальный пропуск на саммит Low-Code/No-Code Summit 9 ноября. Послушайте мнение руководителей Service Now, Credit Karma, Stitch Fix, Appian и других. Учить больше.

Эта статья была написана Брайаном Гилмором, директором по управлению продуктами IoT в InfluxData.

Для успешного освоения космоса и создания человеческой жизни на других планетах потребуется сложнейшая цифровая инфраструктура. Пересечение различных технологий обработки данных в сочетании с IoT станет ключом к раскрытию следующей волны космических возможностей.

Путешествия в космос снова стали «крутыми», отчасти из-за новостей и ажиотажа вокруг космической гонки миллиардеров. Помимо их, казалось бы, бесконечных запасов денег, есть еще кое-что, что помогает нам открывать новые возможности в космосе: данные. Это та сторона космических путешествий, о которой повседневные потребители новостей редко думают, но она жизненно важна для инженеров, которые работают над тем, чтобы сделать ее возможной.

Космические миссии производят огромные объемы крайне важной телеметрии космических аппаратов, данных научных экспериментов и биометрических показаний астронавтов и «космических туристов». Эффективное применение этих данных само по себе является прорывом; Сеть, хранение, визуализация и аналитика — все это доведено до предела уникальными требованиями космических путешествий и исследования планет.

Мероприятие

Саммит Low-Code/No-Code Summit

Присоединяйтесь к сегодняшним ведущим руководителям на виртуальном саммите Low-Code/No-Code 9 ноября. Зарегистрируйтесь, чтобы получить бесплатный пропуск сегодня.

Зарегистрируйтесь здесь

И хотя цифровая инфраструктура, необходимая для космических путешествий, складывается воедино, пересечение различных технологий обработки данных в сочетании с IoT станет ключевым фактором для открытия новых возможностей.

Масштабирование цифровых инфраструктур для космических технологий

Между нашим миром и низкой околоземной орбитой мало общей цифровой инфраструктуры. Значительные инвестиции в ориентированные на Землю технологии со стороны таких стартапов, как Loft Orbital и Spire, открывают двери для моделей «космос как услуга», обеспечивая связь, настраиваемые полезные нагрузки для исследовательских проектов и многое другое. Эти спутники обеспечивают важный уровень внеземных вычислений и связи для тех, кто здесь, на Земле.

По мере того, как мы смотрим в будущее — то, в котором мы базируем операции на Луне, Марсе и за его пределами, — будет крайне важно выделить достаточную вычислительную мощность, хранилище данных и каналы связи и обеспечить надежность, безопасность и устойчивость этой инфраструктуры. В конце концов, наличия пяти девяток может быть недостаточно в космическом вакууме.

Широкие открытые пространства (данные)

Большая часть первоначальной работы в космосе будет связана с исследованием и созданием промышленной инфраструктуры. Для строительства стартовых площадок, лабораторий и жилых помещений, необходимых для жизни людей, потребуются большие машины, подобные тем, что используются в крупнейших горнодобывающих и нефтедобывающих установках на Земле. Однако на Луне или Марсе время безотказной работы, доступность и производительность этого оборудования будут иметь более важное значение — запасная часть может быть за миллионы миль. Как и на Земле, данные, особенно связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием, будут иметь ключевое значение для мониторинга производительности оборудования, оптимизации энергии и других материалов, необходимых для работы.

Например, используя запись временных рядов датчиков и приводов, подключенных к машинам, мы можем прогнозировать время простоя и использовать стратегию цепочки поставок деталей для доставки (или, что более вероятно, 3D-печати) деталей и материалов в кратчайшие сроки. -временной манере. Использование постепенного улучшения качества продукции, безопасности людей и сокращения времени простоя может принести огромные выгоды. В конце концов, космос — это не среда для обучения на ходу. Системная неэффективность и ненадежность — это не просто неудобства или расходы, они заканчивают миссии — и, возможно, жизни.

Использование IoT и передовых технологий для космических путешествий

Именно это требование «без простоев» будет способствовать сенсоризации всего в космосе. Существующие технологии IoT и Industrial IoT обеспечат основу для ранней работы, но инновации в робототехнике, межмашинной связи, окружающей среде и занимаемых помещениях необходимо будет ускорить, чтобы учесть временные рамки, обусловленные негостеприимной средой. Технологии Интернета вещей в космосе должны быть самозапускаемыми, системно-ориентированными и, вероятно, гораздо более автономными, чем даже самые передовые интеллектуальные транспортные средства, здания и заводские технологии, которые у нас есть сегодня на Земле.

Помимо гигантского скачка в сегодняшнем IoT и промышленных технологиях, космические путешествия также требуют от нас переосмысления контроля с использованием передовых технологий. Для посторонних сегодняшние операции по запуску, орбите и посадке кажутся странным образом похожими на ранние миссии НАСА. Десятки инженеров собираются в центрах управления полетами, считывая и сообщая данные телеметрии с бортовых датчиков и управляющей логики. Есть еще запланированные минуты отключения связи и захватывающие взрывы аплодисментов по поводу каждой успешно выполненной цели миссии.

Этот формат очень подходит для модели диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) промышленного контроля, связанного с Индустрией 3.0. Как мы обнаружили здесь, на Земле, модели автоматизации с участием человека не всегда хорошо масштабируются. Постепенно развертываемые на периферии почти автономные системы берут на себя первый уровень мониторинга, принятия решений и контроля наших производственных процессов, при этом инженеры меньше сосредотачиваются на первичной телеметрии и больше на агрегировании более высокого уровня, прогнозах и ключевых показателях производительности. . В то время как машины и алгоритмы управляют процессом и принимают решения через промежутки времени, невозможные для человека-оператора, инженеры настраивают и оптимизируют на системном уровне производительность, эффективность и качество.

Космос становится новым краем сети

Ясно, что для успешного освоения космоса и создания человеческой жизни на других планетах потребуется цифровая инфраструктура, более мощная, чем та, которую мы используем сегодня на Земле. И все это должно будет беспрепятственно работать в парадигме, где едва ли применимы земные технологические тенденции, такие как «облако». Он должен быть гибридным, высокодоступным, управляемым из любого места и на благо человечества как «там», так и «здесь».

Учитывая нашу борьбу с цифровизацией здесь, на нашей родной планете, мы можем быть дальше от этого идеала, чем от самого Марса. Нам, наверное, пора идти.

Брайан Гилмор — директор по управлению продуктами IoT в InfluxData, создателе InfluxDB. Последнее десятилетие своей карьеры он посвятил работе с организациями по всему миру, чтобы добиться объединения промышленного и корпоративного Интернета вещей с машинным обучением, облачными технологиями и другими действительно трансформационными технологическими тенденциями.

DataDecisionMakers

Добро пожаловать в сообщество VentureBeat!

DataDecisionMakers — это место, где эксперты, в том числе технические специалисты, работающие с данными, могут делиться знаниями и инновациями, связанными с данными.

Если вы хотите читать о передовых идеях и актуальной информации, передовых методах и будущем данных и технологий обработки данных, присоединяйтесь к нам на DataDecisionMakers.

Вы можете даже подумать о публикации собственной статьи!

Подробнее от DataDecisionMakers

НАСА выбирает концепции футуристических космических технологий для раннего изучения

Программа NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) способствует исследованию завтрашнего дня, финансируя ранние исследования для оценки жизнеспособности технологий, которые могут поддерживать будущие аэронавтику и космические миссии. Кредит: НАСА

Астронавт входит в сканер тела и через несколько часов идет по Марсу в специально сшитом скафандре, вдыхая кислород, извлеченный из насыщенной углекислым газом атмосферы Марса. На Венере надувной дрон, похожий на птицу, пролетает по небу, изучая атмосферу планеты и погодные условия. Подобные идеи в настоящее время являются научной фантастикой, но однажды они могут стать реальностью благодаря новому раунду грантов, предоставленных НАСА.

Программа NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) способствует исследованиям, финансируя ранние исследования для оценки технологий, которые могут поддерживать будущие аэронавтику и космические миссии. Новый список наград предоставит в общей сложности 5,1 миллиона долларов 17 исследователям из девяти штатов.

«По мере того, как мы нацеливаемся на все более сложные направления для исследований с помощью людей и роботов, инновационные идеи и мысли о будущем будут иметь решающее значение, чтобы помочь нам достичь новых вех», — сказала заместитель администратора НАСА Пэм Мелрой. «Концепции, подобные тем, которые изучаются в рамках этого нового раунда финансирования NIAC, помогают нам расширить масштабы возможного, чтобы мы могли воплотить его в жизнь».

Выбранные концепции включают 12 новых проектов для исследования Фазы I, а также пять наград Фазы II, которые позволят исследователям продолжить свою предыдущую работу над инновационными концепциями. Проекты все еще находятся на ранних стадиях разработки и не считаются официальными миссиями НАСА. Стипендиаты фазы I получат по 175 000 долларов за девятимесячное обучение, а стипендиаты фазы II получат по 600 000 долларов за обучение в течение двух лет.

«Миссия НАСА по исследованию Вселенной требует новых технологий и новых способов ведения дел», — сказал Джим Рейтер, заместитель администратора Управления космических технологий НАСА (STMD) в штаб-квартире агентства в Вашингтоне. «Изучение этих творческих идей — первый шаг к тому, чтобы превратить научную фантастику в научный факт».

Новые проекты Фазы I включают новый дизайн пилотируемого космического корабля, который обеспечивает большую защиту от радиации в дальних путешествиях, чем обычные модули экипажа, концепцию полностью бесшумного электрического самолета и идею космического корабля, который может использовать солнечное тепло. чтобы вывести его из Солнечной системы на беспрецедентной скорости.

Джон Мазер, лауреат Нобелевской премии и астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, предлагает концепцию, которая может помочь человечеству в изучении далеких экзопланет, похожих на Землю. Звездный щит размером с футбольное поле в космосе будет совмещен с наземными телескопами, блокируя свет от далеких звезд и позволяя астрономам искать признаки жизни в атмосферах планет в других звездных системах.

Биологический луч для экстремальных условий и исследования зон (BREEZE) — одна из 17 футуристических концепций, которые будут изучаться в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts. Предоставлено: NASA

Концепция, предложенная Сарой Сигер из Массачусетского технологического института, поможет ученым изучить планету гораздо ближе к дому: Венеру. Зонд десантируется в атмосферу планеты, чтобы взять образец газа и облаков. Образец будет доставлен на Землю, где ученые смогут искать признаки жизни в атмосфере Венеры — одном из немногих потенциальных мест, где он может выжить на этой горячей планете с высоким давлением.

«Как и в прошлые годы, наша новая группа сотрудников NIAC демонстрирует креативность и дальновидность космического сообщества в целом», — сказал Майкл ЛаПойнт, исполняющий обязанности руководителя программы NIAC в штаб-квартире НАСА.

Отобранные проекты Фазы II включают разработку небольших альпинистских роботов, которые могут исследовать подземные пещеры на Марсе, новый способ использования ядерной энергии для космических кораблей и концепцию роя плавающих микророботов, напечатанных на 3D-принтере, которые могут исследовать океан. такие миры, как Энцелад, Европа и Титан.

Научный сотрудник Фазы II Зак Манчестер из Университета Карнеги-Меллона продолжит свою работу над концепцией искусственной гравитации в космосе с использованием вращающейся структуры километрового размера. После запуска на одной ракете предлагаемая структура развернется в 150 раз по сравнению с первоначальным размером, превратившись в огромную вращающуюся среду обитания, которая обеспечит искусственную гравитацию, равную земной гравитации, в некоторых частях конструкции.

Исследователи, выбранные для получения грантов NIAC Phase I в 2022 году, их учреждения и названия их предложений:

Дарминдра Арумугам, Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии: криосферный радар Ридберга
Стивен Барретт, Массачусетский технологический институт в Кембридже: бесшумная твердотельная силовая установка для усовершенствованных воздушных транспортных средств
Джейсон Бенкоски, Университет Джона Хопкинса в Балтиморе : Комбинированная тепловая защита и солнечная тепловая двигательная установка для маневра Оберта
Елена Д’Онгиа, Университет Висконсин-Мэдисон: CREW HaT: расширенная защита от космического излучения с использованием тора Хальбаха
Бонни Данбар, Техасский университет A&M в Колледж-Стейшн: скафандр Цифровая тема: 4. 0 Производство нестандартных высокоэффективных скафандров для исследования Марса
Иван Эрманоски, Аризонский государственный университет в Темпе: Дыхание марсианским воздухом: стационарный и портативный O ₂ Поколение
Филип Любин, Калифорнийский университет, Санта-Барбара: Пи — окончательная защита человечества
Джон Мазер, НАСА Годдард: Гибридная обсерватория землеподобных экзопланет (HOEE)
Марчин Пилински, Университет Колорадо, Боулдер: Анализатор скорости на месте с нейтральной оптикой для исследования термосферы (INOVATE)
Джонатан Саудер, Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии: Starburst: революционная архитектура адаптируемой развертываемой конструкции с ограниченными возможностями
Сара Сигер, Массачусетский технологический институт в Кембридже: Возврат образцов атмосферы Венеры и облачных частиц для астробиологии0293

Исследователи, выбранные для получения грантов Фазы II в 2022 году, их учреждения и названия их предложений:

Джавид Баяндор, Университет штата Нью-Йорк в Буффало: BREEZE: Bioinspired Ray для экстремальных условий и зональных исследований
Зак Манчестер, Университет Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания: космические конструкции километрового масштаба с одного запуска
Э. Джозеф Неманик, Аэрокосмическая корпорация в Эль-Сегундо, Калифорния: атомная планарная энергия для исследования легкого веса (APPLE)
Марко Павоне, Стэнфордский университет в Калифорнии: ReachBot: маленький робот для крупных мобильных манипуляций в марсианских пещерах
Итан Шалер, NASA JPL: SWIM: зондирование с помощью независимых микропловцов технологические концепции стадии для нового, продолжающегося изучения
Предоставлено
Лаборатория реактивного движения
Цитата :
НАСА выбирает концепции футуристических космических технологий для раннего изучения (28 февраля 2022 г.)
получено 21 октября 2022 г.
с https://phys.org/news/2022-02-nasa-futuristic-space-technology-concepts.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения.