Содержание
«Космическая техника и технологии» в КазНУ
«Космическая техника и технологии» в КазНУ
Специальность «Космическая техника и технологии» для нашей республики пока новая, но в КазНУ уже несколько лет реализуется полное трехуровневое обучение специалистов космической отрасли.
Студенты получают прекрасную теоретическую подготовку. Лекции по проектированию наноспутников читает известнейший в мире специалист по разработке нано- и микроспутников – профессор Токийского университета Шиничи Накасука. Заключено Соглашение по обмену сотрудниками в рамках программы UNIFORM с Университетом Вакаяма (Япония). Три докторанта и два магистранта КазНУ в 2014-2015 гг. принимали участие в интегрировании и тестировании микроспутника Uniform-2, разрабатываемого в рамках этой программы.
Берлинский технический университет проводит летнюю школу по проектированию наноспутников для магистрантов КазНУ. В 2013 году КазНУ установил на механико-математическом факультете наземную станцию для получения телеметрии низкоорбитальных спутников.
С 2015 года на механико-математическом факультете реализуется профильная магистратура в рамках Государственной программы индустриально-инновационного развития Республики Казахстан. Университет имеет хорошую материально-техническую базу, компьютерные классы. Преподаватели кафедры регулярно повышают свою квалификацию в ведущих зарубежных вузах. Для обучения студентов в профильной магистратуре привлекались не только иностранные преподаватели из Токийского Университета, из AGH Университета (Польша) и из Самарского национального исследовательского университета им. акад. С.П. Королева (Россия), но и специалисты с предприятий. Первый выпуск профильной магистратуры состоялся в 2017 году. На данный момент все выпускники трудоустроены, по специальности работают более 90%, что еще раз подтверждает – специальность востребована!
Зарубежные стажировки магистранты проходят в Берлинском техническом университете, AGH Университете, Самарском национальном исследовательском университете им. акад.
С.П. Королева. Докторанты стажируются в Токийском университете, Университете Нагойя (Япония), в Университете Бриджпорта (США).
Студенты широко привлекаются к научным проектам в области космической деятельности. В рамках проекта «Создание национальной научной школы по разработке космической техники и технологий. Проектирование, сборка и запуск первого казахстанского наноспутника» (научный руководитель – акад. НАН РК Мутанов Г.М.) силами студентов механико-математического и физико-технического факультетов был разработан наноспутник «al-Farabi 1», запущенный на орбиту 15 февраля 2017 г.
Следует отметить, что все ступени обучения обязательно проходят производственную или исследовательскую практику на предприятиях космической отрасли, база практики постоянно расширяется.
КазНУ имени аль-Фараби готовит докторов для предприятий космической отрасли, таких как Институт ионосферы, Астрофизический институт имени В.Г. Фесенкова, Институт космической техники и технологий, Военно-инженерный институт радиоэлектроники и связи, Национальный центр космических исследований и технологий.
С 2017 года в рамках программы совместной подготовки специалистов открыта магистратура и докторантура по специальности «Космическая техника и технологии» совместно с Институтом мехники и машиноведения им. акад. У.А. Джолдасбекова.
Новая специальность становится привлекательной и для зарубежных студентов. В 2015 году по международной программе IAESTE на кафедре прошел стажировку студент из США. В 2016 году по этой же программе прошли стажировку уже трое студентов из Южной Кореи, Польши, Испании, в 2017 году – четверо студентов из Словакии, Чехии, Польши, Австрии. По программе CASEU в течение 2016-2017 учебного года в качестве стажера-исследователя обучался магистрант из Испании. В 2017-2018 учебном году в рамках программы FLAGMAN проходит производственную практику по специальности «Космическая техника и технологии» студентка из США.
Специальность «Космическая техника и технологии» в КазНУ имени аль-Фараби активно развивается, расширяя и укрепляя сотрудничество с предприятиями Казкосмоса, с одной стороны, и с ведущими мировыми университетами, с другой стороны.
Подготовка высококвалифицированных и востребованных специалистов для космической отрасли Казахстана в КазНУ им. аль-Фараби стремительно поднимается на высокий качественный уровень.
Механико-математический факультет
Космические технологии XXI века: от мечты к реальности
Чем совершеннее становятся технологии, тем больше возможностей открывается перед учёными, тем больше мы узнаём о нашей Вселенной. С каждым годом космос открывает перед нами всё больше своих тайн.
В этом обзоре собраны лишь некоторые из космических технологий, которые могут в ближайшее время претвориться в жизнь. Подробнее обо всех невероятных и интересных ноу-хау будущего можно почитать в журналах из богатейших фондов зала патентно-технической литературы в Юговке.
Технологии 3D-печати
Знаменитый фантаст Роберт Шекли ещё в 1955 г.
в своём рассказе «Необходимая вещь» описал, как космонавты взяли с собой в полёт некий «Конфигуратор» вместо длинного списка вещей, которые могут пригодиться в межзвездной экспедиции. На нём они могли напечатать всё, что может понадобиться в космосе: от необходимых запчастей до салата из креветок. Прошло немногим более полувека, и реальность если ещё и не превзошла воображение писателя, то вплотную к нему приблизилась… Сейчас, чтобы получить нужные инструменты и пополнить запасы, космонавтам на Международной космической станции (МКС) приходится ждать «посылку» с Земли иногда по нескольку недель. С развитием аддитивных технологий разработчики предположили, что можно применить 3D-печать и на орбите, однако космические условия накладывают свои ограничения на процесс. В 2013 году в рамках исследовательских программ NASA были начаты работы по созданию 3D-принтера для печати запчастей и деталей непосредственно на МКС. Компания Made in Space разработала такое устройство, и в 2014 году на МКС был доставлен 3D-принтер ZeroGravity — первое устройство, работающее в условиях невесомости.
С его помощью на борту МКС были напечатаны несколько десятков деталей. 3D-принтеры незаменимы и в создании крупногабаритных конструкций в космосе. Технология позволяет изготавливать в космосе очень большие, длиной в несколько километров, каркасы космических кораблей, Фермы антенн, базовые структуры солнечных электростанций, огромных телескопов и т. д.
Марсианский форпост
Открывающиеся перспективы будущих полётов на Марс грандиозны. В NASA верят, что, если агентству не помешают никакие мировые катаклизмы и падения астероидов, оно отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепцию будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать примерно в конце 2030-х годов. Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырёх человек.
Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут вырабатывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах). Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придётся самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полётов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придётся.
Магнитный космический поезд
Это вполне реальная и осуществимая идея, и в ближайшее время человечество будет отправлять грузы и экспедиции в космос именно таким способом. В основе идеи лежит туннель, внутри которого вакуум. Труба длиной в сто тридцать километров пролегает под углом в сторону орбиты.
Внутри этого туннеля будет разгоняться космический корабль посредством магнитной подушки. Благодаря полному отсутствию сопротивления атмосферы, этот запускаемый объект способен разогнаться до колоссальных тридцати двух тысяч километров в час. Выход из туннеля будет размещён в двадцати километрах над уровнем моря, где воздух крайне разрежен, так что объект, запускаемый в космос, не сгорит и не замедлит движения.
Мини-корабли для межгалактических путешествий
Исследования по созданию миниатюрных кораблей идут полным ходом, и в них принимали участие многие всемирно известные учёные (например, Стивен Хокинг). Да, с помощью этих устройств нельзя транспортировать грузы или людей, зато можно исследовать космос. Их особенность будет заключаться в дешевизне запуска и транспортировки. Только представьте: эти корабли способны добраться от поверхности Земли до Марса за один час! А до Альфы Центавра – за двадцать лет. Выглядеть эти корабли будут как объекты размером с почтовую марку, оснащённые солнечными парусами.
Они будут запускаться в саркофаге с поверхности Земли. С помощью лазерных лучей, которые будут направлены с поверхности Земли на полотно паруса, космические корабли смогут разогнаться до одной пятой скорости.
Солнечный зонд
Как и на Земле, на Солнце тоже есть свои ветры и шторма. По мнению аэрокосмического агентства NASA, на многие вопросы о Солнце, до сих пор не имеющие ответов, сможет ответить «Солнечный зонд». Космический аппарат должен будет приблизиться к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведёт к тому, что зонду придётся испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и учёных, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров. Однако NASA не может просто направить зонд сразу к Солнцу. Космическому аппарату придётся сделать как минимум семь орбитальных пролётов вокруг Венеры, на что у него уйдёт около семи лет.
Каждый оборот будет ускорять зонд и подстраивать траекторию для правильного курса. После последнего облёта зонд направится к орбите Солнца, на расстояние 5,8 миллиона километров от его поверхности. Таким образом, он станет наиболее приближённым к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос-2», который находится на расстоянии примерно 43,5 миллиона километров от Солнца.
Рекомендательный список литературы:
Бабенко, Роман. Приоткрывая завесу будущего, или 3D-технологии в освоении космоса / Р. Бабенко. // Наука и техника. – 2019. – № 2. – С. 22-26 : рис.
Беспалова, Наталья. На Марсе становится тесно / Н. Беспалова. // Наука и техника. – 2020. – № 1. – С. 12-14 : фот.
Беспалова, Наталья. Зонд «Паркер» и тайна солнечной короны / Н. Беспалова. // Наука и техника. – 2019. – № 7.
– С. 6-7 : фот.
Быкова, Наталья. Что поделим на Луне: международная программа освоения / Н. Быкова. // Эксперт. – 2020. – № 49. – С. 44-49.
Дегтярев, М. А. Лендер-хоппер – многопосадочный лунолёт для исследования поверхности Луны / М. А. Дегтярев, А. И. Бердник, Ю. А. Хархула, М. А. Драгунова. // Наука и техника. – 2020. – № 10. – С. 8-11 : ил. ; № 11. – С. 8-11 : ил. ; № 12. – С. 4-7 : рис. : табл.
Мамедьяров, Заур. Американская космическая мечта: новые американские космические технологии / З. Мамедьяров, А. Хазбиев. // Эксперт. – 2020. – № 24. – С. 36-39.
Мамедьяров, З. Марсианская настойчивость / З. Мамедьяров. // Эксперт. – 2020. – № 41. – С. 55-57.
Хазбиев, А. Space Americana: космические технологии / А. Хазбиев. // Эксперт. – 2020.
– № 22. – С. 54-57.
3 апреля 2021
Послевкусие от Салона «Архимед-2022»
21 ноября 2022
Юговка – о покорении космического пространства
19 августа 2022
Юговка — о биологической революции в технологиях
20 июля 2022
Космические технологии для жизни на Земле
Включение и поддержка
3711 просмотра
6 лайков
Обилие данных, которые собирают спутники о нашей планете, не очень полезно в исходном виде, но как только они будут обработаны и применены к конкретным ситуациям, они могут помочь решить множество проблем на Земле. Например, технология дистанционного зондирования может использоваться для обнаружения изменений в окружающей среде, спутниковая связь может помочь в удаленных услугах и управлении стихийными бедствиями, а пилотируемые космические полеты продвинули наше понимание медицины.
Открытие и подготовка ЕКА поддержало множество исследований того, как космические технологии могут быть применены к земным задачам. В этой статье основное внимание уделяется трем таким приложениям — прогнозированию стихийных бедствий, мониторингу океанического пластика и обеспечению автономного судоходства.
Прогнозирование стихийных бедствий
Данные Copernicus Sentinel-1 показывают поднятие грунта вокруг вулкана Агунг на Бали. Поднятие произошло непосредственно перед извержением, которому предшествовало несколько небольших землетрясений. Движение грунта указывает на движение свежей магмы под вулканом — признак предстоящего извержения.
По данным Agence France-Presse, в 2010 году в результате стихийных бедствий во всем мире погибло 300 000 человек и пострадали еще 220 миллионов человек. Они также нанесли экономический ущерб в размере 120 миллиардов долларов. И, что тревожно, последствия стихийных бедствий с каждым годом усиливаются из-за растущей урбанизации и увеличения числа экстремальных погодных явлений.
Своевременное прогнозирование стихийных бедствий может помочь спасти жизни и уменьшить воздействие на экономику. В прошлом было трудно предсказать такие бедствия, но спутники могут предоставить новую информацию, которая значительно облегчит задачу.
Чтобы добиться этого, Discovery & Preparation поддержала исследования, в которых изучается, как именно мы можем предсказывать стихийные бедствия, используя спутниковые данные. Эти исследования лучше информируют власти о неизбежных стихийных бедствиях, помогая им действовать быстрее и более скоординировано.
Одно из первых исследований проводилось рабочей группой, состоящей из представителей космических агентств со всего мира, созданной ЕКА для исследования горячих точек глобальных катастроф. Долгосрочное видение этой группы заключается в том, чтобы космические агентства координировали свои ресурсы, чтобы данные наблюдения Земли можно было использовать для прогнозирования всех типов стихийных бедствий. В исследовании изучалось, какие космические технологии следует разработать для достижения этой цели.
Пожары в Западно-Капской провинции Южной Африки, которые часто возникают в сухие летние месяцы и усугубляются засухой. Спутники могут использоваться для обнаружения уязвимых мест.
Вслед за этим исследованием было проведено другое исследование, посвященное тому, как данные наблюдения Земли можно объединить с достижениями в области информационных и коммуникационных технологий для улучшения прогнозирования стихийных бедствий. Идеи, предложенные в рамках исследования, касались облачной инфраструктуры, в частности полуавтоматической обработки больших объемов данных.
Более конкретные исследования изучали, как существующие спутниковые данные можно использовать для анализа засухи на юге Африки и изучения тектонических процессов в Индонезии. В Индонезии часто происходят извержения вулканов и землетрясения. В случае одного вулкана — горы Марапи — крупномасштабное извержение, которое потенциально может поставить под угрозу 1,1 миллиона человек, давно назрело, что подчеркивает необходимость прогнозирования стихийных бедствий.
Комбинируя интерферометрию SAR — метод, основанный на радиолокации — с глобальными навигационными системами, космические технологии можно использовать для отслеживания движения земли во времени.
Мониторинг океанического пластика
Моделирование поверхностных течений океана, как и следовало ожидать от бывшего кандидата в миссии ЕКА SKIM. Спутник должен был нести совершенно новую технологию, позволяющую проводить более точные измерения.
Приблизительно 10 миллионов тонн пластика ежегодно попадает в океан. Около 70% этого количества опускается на морское дно, а 30% остаются на поверхности. Это три миллиона тонн пластика, которые потенциально могут быть вымыты на побережье, что повлияет не только на дикую природу, но и на прибрежные сообщества, туризм и пищевую цепочку.
Мониторинг этого пластика может быть очень сложным с поверхности Земли, так как невозможно увидеть большую часть океана сразу. Но спутники с камерами очень высокого разрешения и широким полем зрения меняют наши возможности по мониторингу пластиковых отходов, и Discovery & Preparation поддерживает исследования, направленные на поиск наилучшего способа сделать это.
Морской мусор считается одной из основных опасностей для морской среды. Имея это в виду, в 2019 году программа Discovery ЕКА объявила конкурс идей через Платформу инноваций открытого космоса (OSIP), в результате чего появилось большое количество инновационных идей по использованию космоса для мониторинга морского мусора.
Если окажется возможным, спутниковые измерения морского пластикового мусора дополнят существующий портфель методов мониторинга.
Одной из областей, исследованных в ходе мероприятий, которые были профинансированы после этого конкурса идей (например, здесь, здесь или здесь), было то, как спутники могут отслеживать и обнаруживать морской пластик. Были проанализированы все элементы, влияющие на эту сложную проблему, начиная от методологий мониторинга (самолеты, беспилотники, спутники) и заканчивая разработкой специальных инструментов для спутников и моделированием для прогнозирования движения морского мусора в океане. Эта деятельность заложила основу для процветающего сообщества, которое расширяет возможности Европы по мониторингу и, таким образом, более эффективно решает проблему морского мусора.
Чтобы помочь учащимся начальных классов понять, как спутники могут помочь обнаружить и уменьшить загрязнение океана пластиком, ESA Discovery создало мультфильм, рассказывающий о трех кусках пластика, оставленных на пляже.
Следим за загрязнением океана пластиком… из космоса!
Включение автономной доставки
Космические службы для обеспечения глобального отслеживания судов.
Подобно тому, как беспилотные автомобили могут стать будущим автомобильной промышленности, суда без капитана могут стать будущим судоходной отрасли. Автономное судоходство может значительно снизить затраты, повысить безопасность, решить проблему ожидаемой нехватки экипажа и улучшить условия труда.
Но автономное судоходство зависит от точной и постоянно доступной навигационной системы. Компания Discovery & Preparation поддержала исследования того, как усовершенствовать существующие спутниковые навигационные системы, чтобы обеспечить автономное судоходство, например, объединив их с наземными системами для повышения точности позиционирования..jpg)
В одном из таких исследований была разработана миссия, которая помогла бы с автономным судоходством благодаря быстрому времени отклика и способности очень быстро перерисовывать область. Применение спутника может включать рутинный мониторинг пунктов отправления, перемещение кораблей в море, отслеживание судов и мониторинг подозрительной деятельности, такой как незаконная иммиграция, незаконный оборот наркотиков и пиратство!
Один из самых трудных моментов для капитана корабля — вход в гавань или выход из нее. В другом исследовании оценивалась возможность создания системы, которая будет отслеживать все корабли в гавани, чтобы избежать столкновений. Система будет использовать системы ESA Galileo и EGNOS для расчета новых маршрутов для кораблей. Аналогичное исследование было посвящено разработке концепции безопасности на море с адаптивной GNSS для поддержки моряков, особенно в непосредственной близости от портов.
Международная морская организация использует систему предотвращения столкновений для судов, которая использует данные наземных датчиков.
В другом исследовании, проведенном при поддержке ЕКА, изучалось, как спутниковые данные могут быть включены в систему, чтобы заполнить пробелы в наземной системе и обеспечить всемирный охват.
Еще один конкурс идей OSIP, запущенный в 2019 году, требовал решений, позволяющих гавани принимать автономное судоходство. Для дальнейших исследований были выбраны пять идей, в том числе один проект по изучению автономного судоходства в условиях морского льда, один по повышению осведомленности судна об окружающей среде и один, объединяющий данные наблюдения Земли и навигационные данные для повышения оценки безопасности мореплавания.
Карта глобального движения судов, основанная на спутниковом обнаружении сигналов, которые передают все суда, чтобы обеспечить отслеживание морского движения. Это океанский эквивалент управления воздушным движением.
Последнее обновление 19 апреля 2022 г.
Спасибо за лайк
Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!
10 Космические технологии будущего
Компании и исследователи постоянно раздвигают границы космических технологий.
21 -й -й век, без сомнения, откроет новаторскую технологию, которая поможет человечеству путешествовать к звездам. В нашей статье перечислены 10 самых интересных инноваций, которые появятся на горизонте.
На протяжении 20 -го -го века исследователи были одержимы стремлением исследовать вселенную и изобретать новые космические технологии. И по уважительной причине! Изучение других планет позволяет нам собирать информацию о Вселенной, помогая нам лучше понять наш собственный мир. У нас есть для вас все международные и британские космические новости, от инженеров-роботов до жизни на Марсе. Продолжайте читать!
Топ-10 футуристических космических технологий
Марсоход 2020
Когда дело доходит до космических технологий, НАСА всегда было одной из ключевых исследовательских организаций. В июле 2020 года НАСА запустило свой марсоход Perseverance Mars — один из длинной череды сложных роботов, отправленных исследовать красную планету.
Его задача — взять образцы с необитаемой территории Марса, чтобы выяснить, могла ли когда-то там поддерживаться жизнь. Он должен достичь Марса в 2021 году9.0007
Роботы
Космические технологии будущего будут в значительной степени опираться на робототехнику и ИИ для помощи командам астронавтов. Исследователи надеются, что роботы смогут выполнять техническое обслуживание и ремонт существующих космических станций, помогая ученым в сборе и анализе данных. Фактически, на Международной космической станции уже есть робот-помощник по имени Робонавт-2, и НАСА надеется когда-нибудь собрать целую команду.
Космическая сеть 5G
Среди космических технологий будущего запуск 5G в этом году, безусловно, вызвал ажиотаж. Неземная сеть 5G опирается на связь между спутниками для создания более быстрой мобильной связи для тех из нас, кто живет на Земле. 5G также создаст возможности для мобильной связи в местах, находящихся за пределами диапазона наземных сигналов, например, на транспорте или в очень отдаленных районах.
Легион Мировоззрения
Помимо помощи в развертывании 5G, технологическая компания Maxar создает новую космическую технологию с помощью своей системы спутниковой съемки Worldview Legion. Worldview Legion должен быть запущен в 2021 году и предназначен для получения высококачественных изображений Земли из космоса. Его способность генерировать большое количество изображений можно использовать для изучения изменений климата и геологии Земли, а также для помощи в подготовке к стихийным бедствиям.
Коммерческие космические путешествия по-прежнему остаются научно-фантастической идеей, даже с учетом современных космических технологий. Однако такие компании, как Blue Origin Джеффа Безоса и Virgin Galactic Ричарда Брэнсона, стремятся создать именно это, причем раньше, чем можно было бы ожидать. Утверждается, что Virgin Galactica уже внесла до 600 депозитов за пассажиров, забронировавших билеты на первый коммерческий рейс, который может вылететь в ближайшие несколько лет.
Артемида
Другой проект НАСА, миссия Artemis, надеется отправить мужчину и женщину-астронавтов на Луну к 2024 году. Проект включает в себя будущие космические технологии, такие как скафандры, предназначенные для ношения в глубоком космосе, и современные лунные посадочные модули. После исследования Луны миссия намеревается отправить астронавтов на Марс.
Телескоп Кеплер
Ученые надеются, что в ближайшем будущем технологии станут достаточно продвинутыми, чтобы исследовать самые дальние глубины галактики. Телескоп Kepler, который был выведен из эксплуатации в прошлом году, делает шаг вперед, делая это возможным. За время своего существования Телескоп обнаружил потенциально миллионы планет в нашей Вселенной, которые могут поддерживать жизнь, приближая человечество к исследованию дальнего космоса.
В области путешествий на космических кораблях космические технологии будущего, скорее всего, будут сосредоточены на создании более обтекаемых и легких межзвездных транспортных средств.
Усилия, направленные на то, чтобы сделать ремесленные детали, такие как двигатели и топливные баки, более легкими и более экономичными в производстве, находятся в авангарде этих усилий. НАСА в настоящее время экспериментирует с самым большим в мире топливным баком, разработанным для его ракеты Space Launch System.
Дома на Марсе
Основание колоний на других планетах, вероятно, сыграет большую роль в развитии космических технологий в будущем. От напечатанных на 3D-принтере домов на Марсе до марсианских аванпостов с ядерными источниками энергии — эти внеземные территории — новый рубеж воображения. НАСА даже предсказывает, что что-то подобное может появиться к 2030 году.0007
SpaceX Сокол 9
В последних новостях космических технологий компания Илона Маска SpaceX недавно запустила свой SpaceX Falcon 9. Транспортируя четырех астронавтов на Международную космическую станцию, есть большие надежды, что Falcon 9 теперь будет совершать регулярные полеты.