Межпланетный космический корабль: Космический грааль: межпланетный корабль, которому нет альтернативы |

Содержание

Космический грааль: межпланетный корабль, которому нет альтернативы

https://ria.ru/20180422/1519111654.html

Космический грааль: межпланетный корабль, которому нет альтернативы

Космический грааль: межпланетный корабль, которому нет альтернативы — РИА Новости, 22.04.2018

Космический грааль: межпланетный корабль, которому нет альтернативы

Ракеты на химическом топливе способны доставить людей на Луну, Марс, Венеру. Но чтобы исследовать другие планеты Солнечной системы и выйти за ее пределы, нужны… РИА Новости, 22.04.2018

2018-04-22T08:00

2018-04-22T12:11

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/1519111654.jpg?15190616201524388297

сша

ссср

великобритания

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

сша, ссср, великобритания, андрей сахаров

Наука, США, СССР, Великобритания, Андрей Сахаров

МОСКВА, 22 апр — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Ракеты на химическом топливе способны доставить людей на Луну, Марс, Венеру. Но чтобы исследовать другие планеты Солнечной системы и выйти за ее пределы, нужны корабли на ядерном или термоядерном топливе — взрыволеты. РИА Новости рассказывает о проектах взрыволетов и предполагаемых сроках межпланетной миссии.

19 апреля 2018, 08:00

Космический мейнстрим: технологии, которые помогут вернуться на Луну

Принцип космического корабля, движущегося за счет энергии ядерного заряда, сформулировал американский ученый Станислав Улам еще до космической эры, в 1947 году. По его идее, детонацию от последовательных ядерных взрывов можно улавливать прикрепленным к кораблю металлическим щитом и таким образом разгоняться.

В 1957 году в США в рамках проекта «Орион» приступили к разработке модели ядерного движителя и испытаниям. Корабль предназначался для военных, чтобы перемещать ядерные боеголовки. Он включал отсек с кассетами для топлива, щит-толкатель, грузовой отсек. Пилотируемый вариант требовал также установку амортизаторов для гашения рывков. Помимо выигрыша в скорости, взрыволет берет на борт на порядок больше полезного груза, чем ракета на химическом топливе.

«Эта идея привлекательна тем, что только с помощью взрыволетного корабля можно разогнаться до значимых релятивистских скоростей, тогда дальние планеты Солнечной системы станут доступны и появится возможность организовать первую межзвездную экспедицию», — объясняет РИА Новости Антон Первушин, писатель-фантаст, специалист по истории космонавтики.

12 апреля 2018, 08:00

Космические утопии и реалии: какие проекты фантастов воплотились в жизнь

Ученые рассчитали, что если взрывать один заряд каждые три секунды, то при ускорении, равном единице, корабль достигнет трех процентов скорости света и долетит до ближайшей к нам звездной системы альфа Центавра за 140 лет.

Идею космического движителя на ядерных взрывах высказал также советский физик Андрей Сахаров в 1962 году. Его концепцию признали очень сложной, но перспективной.

Все работы по взрыволетам прекратились в 1963 году, когда был подписан международный договор о запрете испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой.

Термоядерный взрыволет

В 1971 году немецкий физик Фридвард Винтерберг предложил ускорять космический корабль термоядерной реакцией, запускаемой с помощью электронного пучка.

Термоядерная реакция энергетически в 26 миллионов раз превосходит химическую водородно-кислородную ракетного топлива и дает на порядок больше энергии, чем ядерная. Но на порядок меньше, чем взрыв при взаимодействии материи и антиматерии. Проблема в том, что из всех потенциальных видов топлива пока реализована и показала свою эффективность только реакция ядерного распада.

Несмотря на утопичность идеи термоядерного двигателя, ее поддержали члены Британского межпланетного общества и через два года учредили проект «Дедал».

Термоядерный синтез происходит в недрах звезд. Для его запуска на Земле необходимы чудовищные температуры и топливо из водорода или водорода и гелия. Расчеты показали, что на энергии термоядерного синтеза смеси дейтерия и гелия-3 можно развить 12 процентов скорости света — 36 тысяч километров в секунду. «Дедал» достиг бы звезды Бернарда, расположенной на расстоянии 5,9 световых лет от Земли, за полвека. Для сравнения: самый быстрый космический аппарат «Вояджер-1» разогнался до 17,02 километра в секунду за счет гравитационного маневра около Сатурна.

Конструктивно корабль представлял собой большой резервуар с топливом, откуда каждую секунду маленькими порциями горючее вбрасывается в камеру сгорания. Продукты горения плазмы направляются в сопла сильными магнитными полями.

В 1978 году работы по «Дедалу» свернули.

«К сожалению, проекты взрыволетов не могут полноценно развиваться из-за договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах (океане, атмосфере и космосе), подписанного в 1963 году. Пока его не пересмотрят, любые концепции взрыволетов остаются чисто теоретическими», — отмечает Антон Первушин.

Двести лет ожидания

В 2010 году энтузиасты предприняли очередную попытку реанимировать мечту о взрыволете и основали проект «Икар». Их поддержали Британское межпланетное общество, а также фонд «Тау Ноль».

18 января 2018, 08:00

Полет к Марсу: как космическое излучение воздействует на мозг

Участники проекта «Икар» взяли за основу наработки «Дедала» и проанализировали главные аспекты будущей миссии. Предлагается запустить небольшой беспилотный зонд на термоядерном движителе сразу к нескольким целям в пределах 15 световых лет от нас. Чтобы детально изучить одну-две звезды и шесть-семь планет, потребуется целый комплекс оборудования весом порядка двести тонн. Заправиться гелием-3, которого мало на Земле, можно на орбите газовых гигантов типа Юпитера. Учитывая темпы развития технологий, осуществить такую миссию удастся не ранее 2300 года.

Помимо законодательного ограничения, у проектов взрыволета множество нерешенных технических проблем. Не ясно, где взять топливо для термоядерной реакции, как его подавать в камеру, как амортизировать ускорение, как защитить экипаж от космического излучения, и вообще, какая из схем космического движителя окажется наиболее работоспособной.

Тем не менее, как считает Первушин, если когда-нибудь люди захотят отправить большой космический аппарат к ближайшим звездам, другого варианта, кроме взрыволетного, просто нет.

Airbus построит первый в истории межпланетный грузовой космический корабль

3DNews Технологии и рынок IT. Новости космос Airbus построит первый в истории межплан…

Самое интересное в обзорах

30.07.2020 [18:31],

Николай Хижняк

Европейское космическое агентство (ЕКА) и американское аэрокосмическое агентство NASA объявили о сотрудничестве, в рамках которого оба будут работать над совместной миссией по доставке образцов марсианского грунта на Землю. Эти образцы будут собраны марсоходом «Настойчивость», который сегодня отправился на Красную планету в рамках новой миссии NASA «Марс-2020».

Основным подрядчиком ЕКА и NASA в этом проекте станет авиастроительная компания Airbus, на которую будет возложена задача по созданию космического орбитального аппарата Earth Return Orbiter (ERO). С его помощью планируется доставить образцы марсианского грунта на Землю. Общая стоимость проекта по предварительным оценкам составит 8,7 млрд долларов. ЕКА собирается вложить в проект 1,7 млрд. Участие NASA в свою очередь потребует от американского космического агентства как минимум 7 млрд долларов.

В рамках этой миссии марсоход NASA «Настойчивость» соберёт образцы грунта Марса, складирует их в специальный контейнер, а затем оставит его в определённом месте на поверхности Красной планеты. Предполагается, что образцы будут выведены на орбиту с помощью ракеты, которая будет предварительно доставлена туда NASA вместе со специальным посадочным модулем Задачей космического аппарата Earth Return Orbiter станет захват этих образцов на орбите Марса и доставка домой.

«Это не просто в два раза сложнее любой миссии, которая проводилась на Марсе. Если реально задуматься о сложности этого проекта, то он окажется сложнее в два раза в кубе, — прокомментировал доктор Дэвид Паркер (David Parker), глава пилотируемых и роботизированных исследовательских миссий Европейского космического агентства изданию BBC News. — Этот спутник, который мы построим, я бы назвал его первым в истории межпланетным грузовым кораблём, если учесть возложенные на него задачи. Он разработан с целью переброски груза между Марсом и Землёй».

Вес аппарата ERO к его запланированному на 2026 год запуску составит 6,5 тонны. Его пропульсивная система будет представлять собой комбинацию из электрических и химических движителей. Разработкой этих систем займётся франко-итальянский производитель аэрокосмической продукции Thales Alenia Space. Использование ионных двигателей потребует наличия большого объёма энергии, поэтому аппарат оснастят солнечными панелями. В результате размах «крыльев» спутника составит 39 метров.

Но самая сложная часть миссии будет заключаться в поимке контейнера с образцами на орбите Марса. Как уже говорилось ранее, на околомарсианскую орбиту контейнер размером с футбольным мяч будет выведен ракетой NASA, которую агентство собирается туда доставить в течение этого десятилетия. Космическому аппарату Airbus придётся поймать полезную нагрузку ракеты-носителя, провести её проверку, а затем вернуться на Землю.

Эта задача означает не только доставку груза через космос на расстояние нескольких миллионов километров, но ещё и саму загрузку контейнера в специальную капсулу ракеты, которая при удачном выполнении всех предыдущих пунктов будет сброшена в земную атмосферу и приземлится в американской пустыне.

«Миссия по доставке образцов марсианского грунта обсуждалась годами. Я помню, как работал над ней сам ещё в 2002 году. Но сейчас мы подобрались к тому моменту, когда можем приступить к её фактическому исполнению. Мечта становится реальностью», — добавил доктор Паркер.

Формальное подписание контракта между ЕКА и Airbus состоится в сентябре этого года. По словам Дирка Хока (Dirk Hoke), главы отдела Airbus Defence and Space (отвечает за оборонную и аэрокосмическую продукцию и услуги), создание грузового спутника потребует от компании всего того опыта, что она накопила за последние несколько десятков лет.

«Airbus Defence and Space рада принять участие в этом испытании и стать частью международной миссии. От нас, как от стороны, на которую возложена задача по созданию аппарата Earth Return Orbiter для миссии Mars Sample Return, потребуется использование всего нашего опыта, который мы получили при сборке космических аппаратов Rosetta, Mars Express, Venus Express, Gaia, ATV, BepiColombo и JUICE. Доставка образцов марсианского грунта является экстраординарной задачей, выполнение которой позволит науке, занимающейся исследованием других планет, выйти на новый уровень», — подытожил Дирк Хок.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Материалы по теме

Постоянный URL: https://3dnews.ru/1017069

Рубрики:
Новости Hardware, космос,

Теги:
airbus, космическая миссия, nasa, ека, спутник, марс, марсоход

← В
прошлое
В будущее →

Как в СССР хотели отправить к Марсу космический корабль и почему не смогли

Как известно, советское руководство уделяло освоению космоса, военной и тяжелой промышленности особое внимание в сравнении с производством товаров «народного потребления». Но даже при таком раскладе некоторые амбициозные проекты так и не были реализованы. Иногда не хватало финансирования, иногда силы решали перебросить на более, как тогда казалось, перспективные направления. В этом материале мы расскажем, как не дошел до воплощения один из подобных проектов — по разработке и запуску «тяжелого межпланетного корабля».

Как появилась идея создания межпланетного космического корабля

Насчет частичного освоения (ну или хотя бы посещения) Марса, четвертой планеты Солнечной системы, человечество размышляет уже не первый десяток лет. Понятно, что подобные планы строили и советские инженеры и конструкторы, особенно после успешных запусков первых в своем роде космических спутников и выхода человека в околоземное пространство. Не стоит забывать и о космической и военной гонке, разворачивавшейся между СССР и США.

В общем, к началу 1960-х годов в Союзе начали всерьез задумываться о создании так называемого тяжелого межпланетного корабля, или ТМК. Как понятно из названия, его основным предназначением виделись долговременные космические экспедиции с высадкой космонавтов на ближайших к Земле планетах — сначала на Марсе, а впоследствии и на Венере.

Амбициозно? Не то слово. Особенно с учетом того, что начать осуществление таких полетов предполагалось уже к середине 1970-х годов (напомним, что на Марс человек не попал и по сей день — экспедиция отправится к планете в лучшем случае в 2025 году силами компании SpaceX Илона Маска).

Владимир Евграфович Бугров

При этом к концу 1950-х — началу 1960-х вывести в космос межпланетный корабль (если предположить, что его разработка вполне реальна) способны были только сверхтяжелые ракеты. У СССР на тот период была всего одна подобная ракета — Р-7. На такой на орбиту выводили первые спутники и собак Белку и Стрелку, а также «Восток» с Юрием Гагариным.

Так появилась необходимость в разработке более совершенной и мощной ракеты. В книге «Марсианский проект Королева» (есть в свободном доступе) инженер-конструктор Владимир Бугров вспоминает: «На основании постановления правительства от 23 июня 1960 года С. П. Королев вместе с большой кооперацией смежных организаций, привлеченных к этим работам, со своими соратниками В. П. Мишиным и М. К. Тихонравовым приступил к созданию ракеты Н1 и тяжелого межпланетного корабля».

Как, по задумке исследователей, должна была выглядеть ракета-носитель Н1

В той же книге одна из глав открывается такими словами, описывающими основные характеристики и компоновку как самого корабля, так и ракеты-носителя: «Облик марсианского пилотируемого ракетно-космического комплекса (МПРКК) окончательно сформировался к 1964 году — лишь на четвертый год проектирования. Он состоял из двух основных частей: марсианского пилотируемого космического комплекса (МПКК) — для полета экипажа к Красной планете, высадки на ее поверхность и возвращения на Землю (иногда тяжелый межпланетный комплекс называли ТМК) — и межпланетного ракетного комплекса (МРК), где в качестве основного элемента использовалась трехступенчатая ракета-носитель Н1, а также имелись технический, стартовый комплексы и другие наземные сооружения».

h2 — советская ракета-носитель

«Википедия» уточняет: h2 — советская ракета-носитель сверхтяжелого класса, которая должна была оказаться способна выводить на орбиту с Земли 80 тонн груза. Разрабатывалась с начала 1960-х годов в ОКБ-1 (нынешняя РКК «Энергия») под руководством академика Сергея Королева. Сейчас Н1 известна скорее благодаря планам по ее использованию в советской лунно-посадочной пилотируемой программе (последнюю позже также закрыли, так и не достигнув целевого результата). Но в самом начале 1960-х, когда только планировали постройку межпланетного космического корабля, идеи вроде «Быстрее, выше, сильнее» процветали, существенного недостатка в финансировании еще не было, так что выводить ТМК в космическое пространство должна была именно эта сверхтяжелая ракета.

В чем заключалась разница подходов двух ученых, параллельно работавших над проектом ТМК

Сам межпланетный космический корабль также предлагался в двух вариантах. Описанный выше проект — авторства Константина Феоктистова, инженера-разработчика и летчика-космонавта. Если коротко, то он был максимально амбициозен и, как выяснилось, существенно опережал не только свое время (проект представляли в 1962—1964 годах), но и наше.

Тяжелый межпланетный корабль в вариации 1963 года. Иллюстрация: «Марсианский проект Королева»

Так, ТМК Феоктистова должен был собираться на околоземной орбите с последующим разгоном к Марсу и предполагал высадку на поверхность планеты двух космонавтов (полная численность экипажа — три человека). Интересно, что двигатели корабля изначально должны были использовать «электрореактивную двигательную установку с ядерным реактором (ЯЭРДУ)».

В книге Бугрова процесс описывается так: «В результате ядерной реакции горючее превращается в высокотемпературный газ, истечение которого из сопла с очень высокой скоростью создает тягу. ЭРДУ создает значительно меньшую по сравнению с ЖРД тягу, но за счет длительного включения, постепенно наращивая скорость и раскручивая комплекс в течение нескольких месяцев на околоземных орбитах, может обеспечить его разгон к Марсу. Таким же образом предполагалось выполнять операции при переходе на орбиту спутника Марса и при старте с нее».

Компоновочная схема ТМК в начале 1962 года

С учетом того, что подобная марсианская экспедиция получилась бы достаточно продолжительной (если отталкиваться от заданной траектории полета с возвращением в район Земли, получается не менее двух-трех лет), проект ТМК Феоктистова предполагал разработку систем жизнеобеспечения, регенерации кислорода и производства еды прямо во время миссии.

Вот некоторые цитаты из книги с описанием нескольких блоков ТМК:

«Главным фактором, определявшим облик и конструкцию, являлась длительная невесомость. Бороться с ней пытались путем создания искусственной тяжести за счет вращения корабля вокруг центра масс».

«Снизить необходимость обеспечения экипажа пищей можно только за счет воспроизводства на борту. Для этого разрабатывался специальный замкнутый биолого-технический комплекс (ЗБТК)».

«В состав ЗБТК также входили хлорельный реактор, ферма с животными — кроликами или курами, от которых впоследствии отказались, — и система утилизации отходов с запасами реактивов».

Вариация ТМК от Глеба Максимова, советского ученого и инженер-конструктора, была более приземленной и не предполагала высадки космонавтов на Марс.

Константин Петрович Феоктистов и Глеб Юрьевич Максимов

Задумывалось создание «небольшого по массе корабля, рассчитанного на трех членов экипажа, с исследованием на пролетной траектории и без посадки на его поверхность или без выхода на околомарсианскую орбиту с последующим возвращением корабля в район Земли с посадкой отделяемого спускаемого аппарата». В состав такого корабля хотели включить «жилой, рабочий (со шлюзом для выхода в открытый космос), биологический, агрегатный отсеки, спускаемый аппарат и корректирующую двигательную установку».

Интересно, что этот вариант предполагал создание так называемого наземного экспериментального комплекса (НЭК), и эту идею даже реализовали. С этой целью разработали специальный полноразмерный макет ТМК, с чем помогал основанный в 1963 году Институт космической биологии и медицины (впоследствии Институт медико-биологических проблем).

В книге с воспоминаниями Бугрова заявляется, что НЭК «содержал все необходимые системы для имитации условий длительного межпланетного полета (кроме невесомости) и обеспечения жизнедеятельности экипажа в этих условиях». Именно в НЭКе в 1967—1969 годах установили образец тяжелого межпланетного корабля, в составе которого проходили наземную отработку «бортовые системы жизнеобеспечения, радиационной защиты, спасения в аварийных ситуациях, сбора и обработки экологической и медико-биологической информации и многие другие».

Почему проекты межпланетных космических кораблей так и не были реализованы

Если коротко, советское руководство решило, что освоение Луны является более перспективным направлением (тем более что США делали в этом значительные успехи, а космическую гонку между двумя сверхдержавами никто не отменял). Вторая причина кроется в смерти Королева, после чего успешно «продавливать» идеи по экспедициям к Марсу или Венере (а в теории и к другим планетам) ни у кого не получалось. Да и сама эта идея к середине 1970-х слегка устарела.

Впрочем, сыграли свою роль и испытательные запуски сверхтяжелой ракеты Н1, произведенные на космодроме Байконур (всего их было четыре): все они оказывались неудачными, сбои происходили еще на этапе работы первой ступени. В общем, активную работу над Н1 полностью свернули уже к 1976 году. По сути, это и поставило крест что на марсианской, что на лунной программе СССР — к тому моменту советская космонавтика переходила к идеям долговременных орбитальных станций.

Автомобильные шины Белшина Artmotion Snow Бел-337 195/65R15 91T

465 отзывов

зимние, для легковых автомобилей, без шипов, страна производства: Беларусь

Купить

Автомобильные шины Tigar Winter 205/55R16 94H

104 отзыва

зимние, для легковых автомобилей, без шипов, страна производства: Сербия

Купить

Автомобильные шины Nokian Nordman RS2 195/65R15 95R

44 отзыва

зимние, для легковых автомобилей, без шипов, евроэтикетка: C/B/74 дБ, страна производства: Россия

Все шины для авто в Каталоге

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. [email protected]

Майкл Хауге: решение проблем космического корабля, от запуска до межпланетного путешествия

Майкл Хауге и его коллеги-студенты со всей страны были в восторге от своего звонка в Zoom, когда НАСА в прямом эфире транслировало посадку марсохода Perseverance на Марс 18 февраля 2021 года. с его друзьями было столь же убедительным и актуальным, как и все, что могло случиться в его жизни.

В 2019 году студенты проходили стажировку в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL). Некоторые из коллег-стажеров Майкла работали над Perseverance, последним марсоходом в рамках программы исследования Марса, запущенным 30 июля 2020 года9.0003

«Было очень интересно наблюдать за их работой в действии, — сказал Майкл, старший преподаватель кафедры машиностроения и аэрокосмической техники (MAE) Принстонского университета.

Работа Майкла в качестве стажера в лаборатории была такой же увлекательной. Он был частью команды WFIRST Coronagraph Instrument, которая занимается созданием усовершенствованного коронографа. Прикрепленные к космическому телескопу и состоящие из оптических масок, призм, детекторов и зеркал, коронографы блокируют свет звезды и корректируют световые искажения, чтобы можно было обнаружить планеты вокруг звезды.

Майкл охарактеризовал и протестировал образцы черного кремния, чтобы улучшить процесс производства сверхтемных материалов, позволяющих коронографам поглощать как можно больше нежелательного света.

Увлечение космическими кораблями: от теории к технике

Майкл, выросший в Уэстфилде, штат Нью-Джерси, давно увлекается исследованием космоса. В начальной школе он посетил Национальный музей авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия, где впервые увидел выставленную капсулу «Меркурий». Он был в восторге от конусообразной одноместной капсулы, запущенной в начале 19 века.60-х годов и поражался тому, как такой, казалось бы, простой космический корабль мог доставить космонавта в космос.

«Это выглядело как ведро, сделанное из болтов, металла и заклепок, и я подумал: «Вот эта штука унесла человека в космос, а я стою прямо перед ней», — говорит Майкл. «Это был объект восхищения для меня».

Майкл происходит из семьи выпускников. Его сестра, окончившая учебу в 2018 году, работает преподавателем оркестра. Его родители, выпускники 1980 года, оба получили юридическое образование. Майкл также обратился в Принстон, когда понял, что он входит в число лучших школ страны по астрофизике и аэрокосмической технике.

В течение первого года в Принстоне он быстро перешел на факультет MAE, который в основном занимается проектированием, изготовлением и испытаниями самолетов, спутников, двигателей и других транспортных средств и устройств.

10-недельная программа летней стажировки MAE летом перед вторым курсом укрепила его решение специализироваться в области машиностроения и аэрокосмической техники, когда он работал с исследовательской группой в Лаборатории высококонтрастных изображений (HCI Lab), возглавляемой Н. Джереми Кэсдин, профессор, специализирующийся на экзопланетных изображениях.

Майкл использовал свои навыки программирования, чтобы интегрировать электрические, оптические и механические компоненты в основанное на Python аппаратное моделирование выравнивания телескопа Starshade и других динамических процессов.

Как и в случае с коронографом, цель Звездной тени состоит в том, чтобы блокировать звездный свет для обнаружения экзопланетных систем. Только Starshade, который все еще разрабатывается Northrop Grumman и JPL, будет намного больше и будет летать отдельно от космического телескопа, разворачивая свои лепестки на тысячи миль перед космическим телескопом, чтобы затмить звезды, чтобы обнаружить планеты.

«Большинству студентов практически невозможно попасть на стажировку после одного года обучения, — говорит Майкл. «Но MAE предлагает эту исследовательскую стажировку первокурсникам и второкурсникам, чтобы познакомить их с работой в лаборатории, и это мне очень понравилось».

В начале своего второго года обучения Майкл нашел еще один практический космонавтический проект, который на этот раз должен был проверить его способности в области машиностроения. Он работал над внеклассным проектом в составе команды Princeton ThinSat Team под руководством Майка Гэлвина, который познакомился с Майклом во время летней стажировки.

Майк Галвин, сотрудник технической поддержки в лаборатории HCI, также работает над финансируемыми грантом исследовательскими проектами в качестве инженера-проектировщика космических систем. В 2018 году он учредил Принстонскую программу ThinSat, чтобы дать студентам возможность полностью разработать запускаемый спутник менее чем за год.

«По аналогии с его способностями к разработке программного обеспечения и профессиональным подходом во время стажировки, Майкл действительно взял на себя ответственность за командный проект ThinSat», — говорит Майк, который был наставником Майкла в течение последних четырех лет.

Миниатюрные спутники ThinSat размером с ломтик хлеба передают данные научных датчиков с низкой околоземной орбиты (НОО), после чего сгорают в атмосфере через 4-7 дней.

Майкл изготовил компоненты печатной платы для полезной электронной нагрузки, предназначенной для проверки живучести быстро создаваемых прототипов схем при запусках и космических условиях. ThinSat был запущен 20 февраля, через два дня после посадки на Марс марсохода Perseverance.

Впереди Full Tilt

Прошлым летом Майкл работал инженером-стажером в Venturi Astrolab, калифорнийском аэрокосмическом стартапе, в рамках программы стипендий Мэтью Исаковица.

В связи с пандемией COVID-19 трехмесячная стажировка проходила дистанционно. Компания отправила компьютер и все необходимое оборудование в дом Майкла в Нью-Джерси.

Он много работал над проектами системной инженерии и машиностроения, связанными с коммерческим луноходом Astrolab. Задачи варьировались от анализа систем питания, связи и управления температурным режимом до детального механического проектирования соединений и других частей вездехода. Компания в значительной степени полагалась на его вычислительные и дизайнерские навыки.

«За короткое время Майкл должен был изучить огромное количество процессов и программных инструментов. Ему также пришлось изучить Луну и ее суровые условия», — говорит Риус Биллинг, технический сотрудник Astrolab, имеющий более чем 30-летний опыт работы над проектами космических полетов. «Он выполнял задачи, которые инженеры с пятилетним опытом не смогли бы выполнить так же быстро и тщательно, как он, особенно в столь короткие сроки».

«Это был невероятный опыт — учиться у Риуса и всех в команде, — говорит Майкл. «Удивительно видеть воочию, как принимаются решения, мельчайшие детали, все компромиссы и то, как профессиональные инженеры решают эти проблемы».

В прошлом году Майкл также работал над независимым проектом по разработке рамы CubeSat, которую студенты могли бы изготовить своими силами за небольшую часть коммерческой стоимости. CubeSats также представляют собой миниатюрные спутники, но крупнее и значительно более продвинутые, чем ThinSats.

«Нелегко разработать раму CubeSat, которая может быть продемонстрирована анализом, чтобы выдержать насильственный запуск, а также вместить все другие наши подсистемы CubeSat определенным образом», — говорит Майк Гэлвин, который был советником проекта Майкла. «Как и во всем, что делает Майкл, он взял быка за рога и подошел к нему с максимальным профессионализмом. Как будто он уже профессиональный инженер».

Майкл продолжает бежать на полную катушку по мере приближения выпускного. Для своей выпускной дипломной работы Майк, снова выступая в качестве его советника, создал передовой программный инструмент на основе MATLAB для моделирования управления ориентацией CubeSat новым и недорогим способом.

Сейчас он использует этот инструмент для проектирования и создания системы управления ориентацией CubeSat. Учитывая невесомость в космосе, управление ориентацией (наведение космического корабля в правильную ориентацию, пока он находится на орбите) является сложной проблемой для всех систем космического корабля.

«За один семестр Майкл фактически написал свою собственную версию симулятора орбитальной динамики, которая является более продвинутой, чем большинство сопоставимых пакетов программного обеспечения на рынке», — говорит Майк, добавляя, что он планирует поделиться статьей Майкла в качестве открытой диссертации на предстоящем Кубсат конференции.

Что касается дальнейших планов, Майкл подумывает об учебе в аспирантуре, по-прежнему увлечен звездами, луной и планетами, но продвигается вперед в аэрокосмической технике как средстве своей страсти.

«Теоретическая наука может быть увлекательной — вы всегда учитесь и открываете новые вещи, — говорит Майкл. «Но очень привлекательно иметь возможность построить что-то реальное и осязаемое».

— Джоди Франк

ИМИС 1968

Главная — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z

ИМИС 1968

Часть американских экспедиций на Марс

IMIS 1968
Интегрированный пилотируемый межпланетный космический корабль, конструкция Boeing для марсианской экспедиции с использованием ядерных ступеней NERVA, 1968
Кредит: © Марк Уэйд

Американская пилотируемая марсианская экспедиция.

Исследование 1968 г. В январе 1968 г. компания Boeing выпустила отчет, ставший результатом 14-месячного исследования пилотируемых полетов на Марс.

AKA : Интегрированный пилотируемый межпланетный космический корабль. Статус : исследование 1968 года. Тяга : 2601,70 кН (584 885 фунтов силы). Полная масса : 1 225 500 кг (2 701 700 фунтов). Масса без топлива : 352 500 кг (777 100 фунтов). Удельный импульс : 850 с. Высота : 177,40 м (582,00 фута). Диаметр : 10,00 м (32,00 фута).

Интегрированный пилотируемый межпланетный космический корабль стал кульминацией десятилетия исследований НАСА и стал отправной точкой, когда пилотируемые исследования Марса возобновились в 1980-х годах. Космический корабль Boeing для миссии на Марс использовал пять модульных ступеней ядерной тепловой ракеты PPM Nerva для запуска нескольких беспилотных зондов, пилотируемого посадочного модуля MEM, отсека экипажа модуля MM Mission и биконического модуля EEM Earth Entry для повторного входа в земную атмосферу. конец миссии. Модульная, гибкая конструкция IMIS может реализовать 15 из 20 миссий на Марс и Венеру за 19 лет.75-1980 период времени.

MEM был разработан компанией North American для Центра космических полетов им. Маршалла в ходе исследования с октября 1966 по август 1967 года. Этот посадочный модуль был первым, в котором были учтены выводы Mariner 4 о разреженной природе марсианской атмосферы.

Компания Boeing использовала профиль рандеву на орбите Марса, разработанный в NASA Lewis в 1959-1961 годах. Космический корабль имел возможность выполнять все миссии по профилю соединения и противодействия, с обходом Венеры или без него, во всех, кроме худших, возможностей полета на Марс. Общая стоимость разработки первых двух миссий на Марс оценивалась в 30 миллиардов долларов, что на 50% больше, чем в программе «Аполлон». Если старт полномасштабной разработки начался в 1976 первая посадка на Марс могла быть совершена в 1985-1986 годах.

В следующей статье подробно излагается отчет.

Пилотируемый межпланетный космический корабль

Ларри Л. Бейкер

Ларри Л. Бейкер — ведущий инженер космического отдела компании «Боинг», Кент, Вашингтон

Появился в журнале Northwest Professional Engineer, лето/осень 1968 г., выпуск .

Космическое подразделение компании Boeing недавно завершило свой первый финансируемый исследовательский контракт (NAS 1-6774) с НАСА в Лэнгли под названием «Определение концепции интегрированного пилотируемого межпланетного космического корабля». Цель этого исследования заключалась в разработке космического корабля, который мог бы выполнять различные пилотируемые миссии к Венере и Марсу в период между 19 и 19 годами.75 и 1990. (Конечно, в настоящее время у НАСА нет планов пилотируемых межпланетных полетов.) Миссии на Венеру должны были осуществляться на орбитальных аппаратах, а на Марсе — на посадочных модулях. Проектирование или выбор элементов летательного аппарата, включая наземную ракету-носитель, космические двигательные установки и элементы космического корабля (модуль миссии, модуль выхода на Землю и т. д.), был оставлен на усмотрение проектной группы Boeing.

На рис. 1 показаны некоторые веса для типичной марсианской миссии. Если читать рисунок слева направо, накопление веса происходит в порядке, обратном последовательности событий миссии. Начав с поверхности Земли, завершив типичную миссию на Марс, первоначальная команда из шести человек вернулась с несколькими фотографиями поверхности Марса и образцом самой планеты весом 2000 фунтов. Чтобы вернуть эту «полезную нагрузку» в атмосферу Земли, должен быть предусмотрен модуль повторного входа в атмосферу (EEM). Совокупный вес увеличился до 17 000 фунтов. Место для проживания и работы экипажа в пути обеспечивает боевой модуль (ММ) общей массой до 110 000 фунтов. Космический корабль теперь вернулся на орбиту Марса, и необходимо обеспечить марсианскую ступень (MDS), которая увеличивает накопленный вес до 500 000 фунтов. С орбиты Марса требуется элемент для выполнения посадки, поэтому добавляется экскурсионный модуль Марса (MEM) и весит до 630 000 фунтов. Для выхода на орбиту Марса предусмотрена ступень захвата Марса (MCS), а накопленная масса увеличивается до 1 180 000 фунтов. Этот транзитный вес Марса требует ступени отхода от Земли (EDS) для ухода с околоземной орбиты, а накопленный вес составляет 86 000 000 фунтов. Когда этот вес сравнивается с исходными 2000 фунтов, становится очевидным, что в результате очень высоких требований к энергии в этих миссиях очень высокие коэффициенты рычага. Например, общее накопленное изменение скорости для этой конкретной марсианской миссии составляет порядка 90 000 футов/сек. Это можно сравнить с кораблем «Аполлон», который выполнит аналогичную миссию на Луну с накопленной общей необходимой скоростью около 60 000 футов в секунду, что на пятьдесят процентов меньше, чем у миссии на Марс.

Миссии изучены

На рис. 2 показаны типичные звуковые изменения параметров миссии. В первой колонке перечислены двадцать миссий на Марс и Венеру, которые были согласованы Боингом и НАСА для исследования в рамках этого исследования. Миссии разбиты на различные классы миссий, такие как противостояние, соединение и обход для Марса, а также краткосрочные и долгосрочные миссии на Венеру. Цифры в конце обозначения миссии указывают на год ухода с Земли. Единственные числа, показанные в этой таблице, являются максимальным и минимальным значениями в каждом случае. Изменения скорости в этой группе из двадцати миссий очень велики, а время миссий варьируется от 460 до 1040 дней. Самая продолжительная пилотируемая миссия на сегодняшний день длилась четырнадцать дней на корабле Gemini. Скорость входа в землю на рис. 2 варьируется от 38 000 до 60 000 фут/сек. Это сопоставимо с 25 000 футов/сек, которые были достигнуты в системах Gemini и Mercury, и 36 000 футов/сек, которые должны быть достигнуты с помощью командного модуля Apollo. Ракеты-носители Земли

Были исследованы наземные ракеты-носители с полезными нагрузками на низкой околоземной орбите, от Saturn V массой 200 000 фунтов до post-Saturn массой более 4 000 000 фунтов. Результаты исследования показали, что повышение мощности Saturn V за счет увеличения его длины и тяги двигателя, а также добавления небольших навесных твердотопливных двигателей повышает его экономическую эффективность. Более крупные ракеты-носители после Сатурна требуют очень высоких затрат на исследования и разработки. Выбранный ELV представляет собой модификацию ступеней SI-C и SII с четырьмя 156-дюймовыми двигателями. диаметр, твердотопливные двигатели. Полезная нагрузка на низкую околоземную орбиту с четырьмя страпонами составляет примерно 550 000 фунтов. Полезная нагрузка только с ядром составляет примерно 300 000 фунтов. Так как спутник я запускаю 4 октября 1957, русские и Соединенные Штаты совместно запустили более восьмисот фунтов на низкую околоземную орбиту. Восемь запусков этой очень большой земной ракеты-носителя Saturn V-25(S)U будут вращаться вокруг общего накопленного веса всех этих полезных нагрузок.

Входной, миссионерский и экскурсионный модули

Выбранный космический аппарат, содержащий три основных пилотируемых элемента: узел входа в Землю (ЕЕМ). Миссионерский модуль (MM) или боевой отсек и экскурсионный модуль на Марс (MEM). EEM представляет собой транспортное средство биконической формы, которое может войти в атмосферу Земли на требуемой скорости 60000 футов/сек или выше. Его вес зависит от скорости входа в землю. ММ представляет собой цилиндр с четырьмя уровнями пола. Один этаж содержит эксперименты. Второй этаж обеспечивает радиационное укрытие для экипажа на случай сильного солнечного излучения. Третий этаж — центр управления, а четвертый этаж — жилая зона. Общая площадь составляет около 1400 квадратных футов, что соответствует размеру дома с тремя спальнями. Однако 50 000 фунтов. Часть оборудования также размещается в этом боевом отделении. Если вычесть площадь под это оборудование, полезная площадь для экипажа приблизится к 1000 кв. футам. Экипаж из шести человек будет жить в этом «доме» до трех лет. Вес модуля миссии зависит от времени миссии. MEM — это автономный элемент, который высаживает троих членов экипажа из шести человек на поверхность Марса и возвращает их на орбитальный космический корабль. Космические двигательные установки

Разнообразие изучаемых систем включает химическое, ядерное и аэродинамическое торможение (для захвата планет). В ядерной системе жидкий водород нагревается в реакторе, а горячий газ расширяется через сопло для создания тяги. Ядерная система была выбрана вместо химической из-за ее более высокой производительности (удельный импульс примерно 850 см). Считалось, что схема аэродинамического торможения сопряжена с более высокими техническими рисками, чем ядерная схема. Цель выполнения множества миссий с одним транспортным средством диктовала некоторую степень общности при решении проблемы проектирования космических двигателей. Для того, чтобы иметь общую двигательную установку и максимально использовать наземную ракету-носитель, ядерный двигательный модуль был рассчитан таким образом, чтобы при заполнении жидким водородом его вес был примерно равен полезной нагрузке, необходимой для вывода на орбиту ELV (около 550 тонн). 000 фунтов).

Затем эти модули укладываются друг на друга, как показано на рис. 5, в стек PM I или этап отлета с Земли, этап захвата планеты PM 2 и этап отлета с планеты PM 3. В начале миссии баки почти полные. Когда выполняется уход с околоземной орбиты AV, существует вероятность того, что в первой (PM I) ступени содержится недостаточно жидкого водорода для ухода с околоземной орбиты. Поэтому были предусмотрены условия для передачи топлива из модуля PM 2 обратно в модуль PM 1, так что нет необходимости добавлять еще один модуль PM 1. Точно так же при попытке захвата Марса или Венеры AV с помощью PM 2 в модуле PM 2 может не хватить жидкого водорода для выполнения захвата планеты z ~ V, и топливо перекачивается из модуля PM 3 обратно в PM 2. Схема перекачки топлива устранила неотъемлемую неэффективность обычной системы баков, предоставив возможность использовать топливо на этапе с высоким потреблением энергии и хранить его на этапе с низким потреблением энергии. Система, по сути, представляет собой один большой резервуар для хранения с тем преимуществом, что в ней можно размещать те инертные вещества, которые больше не требуются.

Окончательный рекомендуемый диаметр основного двигательного модуля 33 фута соответствует верхнему диаметру наземной ракеты-носителя. Ядерный двигатель типа «Нерва» развивает тягу 200 000 фунтов. Внутренний топливный бак изолирован от внешней оболочки, которая выполняет две функции: нести все нагрузки, возникающие в системе до сгорания этой ступени, и обеспечивать защиту бака от метеоритов. При запуске двигателя этой ступени эта внешняя оболочка сбрасывается вместе с задней промежуточной ступенью, чтобы минимизировать ускоренную массу. Отметим, что инертная масса двигательной установки (157 000 фунтов) при добавлении к емкости жидкого водорода этого бака (385 000 фунтов) примерно равна способности наземной ракеты-носителя Сатурн В-25(С)У к низкой околоземной орбите. Сцена Boeing S-IC — самая большая сцена, строящаяся сегодня в свободном мире, и, вероятно, самая большая сцена в мире. Этот ядерный силовой модуль имеет такой же диаметр и на 18 футов длиннее, чем S-IC. Вспоминая начало 19В 60-х годах, когда мы наблюдали полеты «Меркурия» по телевидению, система «Меркурий» состояла из ракеты-носителя «Атлас», спускаемого аппарата «Меркурий» и высокой аварийной вышки на вершине капсулы «Меркурий». Этот общий стек равен высоте девятиэтажного дома. Можно было бы поместить четыре таких стопки спасательных башен Atlas-Mercury в один резервуар с водородом PM.

Двигательные модули и космический корабль при сборке на околоземной орбите будут выглядеть так, как показано на рис.
7. В ступени БДМ-1 используется три двигательных модуля, а в ступенях БДМ-2 и БД-3 — по одному. Эта комбинация модулей максимально увеличивает количество миссий (из первоначальных двадцати), которые можно выполнить экономичным образом. Небольшая силовая установка, показанная в кормовой части промежуточной ступени ступени PM 2, используется для коррекции на полпути. Точно так же в задней части промежуточной ступени PM 3 есть небольшая двигательная ступень, которая используется для балансировки орбиты на орбите планеты. Внутри космического корабля также есть двигательная установка коррекции среднего курса. В этих силовых установках используется топливо, хранимое в космосе. С этим рекомендованным космическим кораблем существует возможность выполнения пятнадцати из двадцати первоначальных миссий, показанных на рис. 2, с избыточными возможностями в двенадцати из этих миссий. Из-за этой избыточной способности, из-за общего подхода к баку с перекачкой топлива, система обеспечивает гибкость. Для этих двенадцати миссий существует возможность проведения дополнительных экспериментов, зондов, увеличения веса, дополнительного члена экипажа или двух или уменьшения удельного импульса.

Операции

На рис. 8 показана процедура вывода этого рекомендуемого космического аппарата на околоземную орбиту. Первый пуск — это ядро «Сатурн В-25(С)У», с помощью которого корабль самостоятельно выводится на орбиту. Второй запуск представляет собой модифицированный логистический корабль Apollo с шестью людьми, который выводится на орбиту вместе с ракетой-носителем Saturn TB. Это логистическое транспортное средство доставляет экипаж и контрольно-пропускной пункт и пристыковывается к космическому кораблю. Третий запуск — это полноценный Saturn V-25(S)U с модулем PM 3, который стыкуется с задней частью космического корабля. Четвертый пуск — модуль PM 2. Центральный модуль БДМ 1 поднимается следующим (пятый пуск), стыкуется задним ходом с центральным модулем БДМ 1 и поворачивается, чтобы закрепиться вверху, как показано на рис. 8. Точно так же другой боковой модуль БДМ 1 (седьмой запуска), пристыковывается назад и разворачивается на другую сторону. Последний запуск — это еще один Saturn TB с модифицированным транспортным средством Apollo из шести человек, которое доставляет экипаж миссии, пополняет запасы космического корабля и возвращает экипаж и контрольную бригаду обратно на Землю.

Когда система собрана на орбите, последовательность событий миссии показана на рис. 9. Первым событием является сброс промежуточной ступени PM 1 и метеороидного щита. Когда выход на земную орбиту завершается дельта-V, PM 1 сбрасывается. При приближении к планете требуются три поправки на промежуточный курс (OBMC). Промежуточная ступень и защита PM 2 сбрасываются, аппарат разворачивается, а PM 2 используется для торможения космического корабля на высокой орбите планеты. Ступень PM 2 сбрасывается, а система балансировки орбиты (OT) используется для снижения орбиты примерно до 540 морских миль. Примерно через сутки экскурсионный модуль Марса и инженерные зонды отправляются на поверхность Марса. Через тридцать дней МЕМ возвращается в базовый корабль, стыкуется, экипаж перебрасывается, а модуль сбрасывается вместе с межступенчатым блоком PM 3 и метеороидным щитом. PM 3 запускается для ухода с орбиты планеты и сбрасывается. Требуются три коррекции на полпути, и примерно за день до встречи с Землей экипаж из шести человек переходит в модуль входа в Землю. EEM отделяется от космического корабля и входит в атмосферу Земли.

Расходы

На рис. 10 представлена предварительная смета расходов на программу такого рода. Ставка финансирования показана по сравнению с количеством лет, прошедших с начала. Стек исследований и разработок включает в себя как фундаментальные исследования, так и тестирование. Этот конкретный сюжет предназначен для выполнения двух миссий с указанными датами отправления. Самая ранняя дата отъезда — почти через двенадцать лет. Общая стоимость выполнения двух миссий примерно равна тридцати миллиардам долларов. Тридцать миллиардов долларов могут показаться не слишком дорогими, ведь это всего лишь примерно на 50 процентов больше, чем планировалось потратить на систему «Аполлон». С другой стороны, понадобилось бы сотне человек, чья средняя зарплата составляла пятнадцать тысяч долларов в год, двадцать тысяч лет, чтобы накопить тридцать миллиардов долларов.

Эта проблема определения концепции была очень широкой по своему охвату и включала широкий спектр очень высоких энергетических требований. Если ожидалась версия космического корабля Бака Роджера или космического купе Диета Смита, то исследование разочаровывает. Конечным результатом является метод грубой силы для выполнения этой миссии, потому что на сегодняшний день другой способ не известен. Несмотря на то, что выполнение этих задач осуществимо, существует множество очень сложных проблем, которые необходимо решить в первую очередь. Некоторыми примерами являются подсистемы длительного действия (в частности, контроль окружающей среды и электроснабжение), долговременное хранение жидкого водорода, тепловая защита высокоскоростных земных аппаратов и методы сборки на околоземной орбите. Однако система является гибкой из-за избыточной полезной нагрузки для большинства миссий. Один факт остается неизменным и неизменным: пилотируемые исследования планет будут дорогими.

IMIS 1968 Mission Summary:

Summary: НАСА Классическая ядерная тепловая ракета, модульный космический корабль для пилотируемых межпланетных полетов. Подробно показано исследование Боинга; показатели других подрядчиков за тот же период были аналогичными.
Силовая установка: ядерная тепловая
Торможение на Марсе: двигательный
Тип миссии: оппозиция
Split или All-Up: все вверх
ISRU: нет ISRU
Год выпуска: 1985
Экипаж: 6
Полезная нагрузка Mars Surface, метрических тонн: 5
Исходящее время-дней: 200
Пребывание на Марсе Время-дней: 30
Время возврата-дней: 230
Общее время миссии-дней: 460
Общая полезная нагрузка, необходимая на низкой околоземной орбите, метрические тонны: 1226
Общее количество топлива Требуемые метрические тонны: 873
Пороховая фракция: 0,71
Масса экипажа в метрических тоннах: 204
Полезная нагрузка ракеты-носителя на LEO-метрических тонн: 249
Количество запусков, необходимых для сборки полезной нагрузки на низкой околоземной орбите: 6
Ракета-носитель: Сатурн V-25(S)U

Стоимость разработки $: 30 000 000 миллионов. Примечания к стоимости: долларов 1968 года за первые две миссии на Марс. Численность экипажа: 6. Жилой объем: 200,00 м3. Космический корабль дельта v: 13 400 м/с (43 900 футов/сек).

Семья : Экспедиции на Марс.
Страна : США.
Двигатели : Нерва-1.
Космический корабль : МЭМ,
ЭЕМ,
мм,
частей на тысячу
Топливо : Ядерное/Lh3.
Агентство : Боинг.
Библиография : 253.

Фотогалерея

IMIS 1968
Интегрированный пилотируемый межпланетный космический корабль, конструкция Boeing для марсианской экспедиции с использованием ядерных ступеней NERVA, 1968, схема в разрезе
Предоставлено: © Mark Wade

ИМИС 1968
Космический корабль ИМИС
Кредит: Боинг

IMIS 1968
Рисунок 1 IMIS
Кредит: Boeing

ИМИС 1968
Бейкер, ведущий инженер Boeing, ИМИС

ИМИС 1968
Рисунок 2 ИМИС
Кредит: Boeing

ИМИС 1968
Рисунок 3 ИМИС
Кредит: Боинг

IMIS 1968
Рисунок 4 IMIS
Кредит: Boeing

ИМИС 1968
ИМИС Рисунок 5
Фото: Boeing

IMIS 1968
Рисунок 6 IMIS
Кредит: Boeing

IMIS 1968
Рисунок 7 IMIS
Кредит: Boeing

IMIS 1968
Рисунок 8 IMIS
Кредит: Boeing

IMIS 1968
IMIS Рисунок 9
Кредит: Boeing

ИМИС 1968
ИМИС Рисунок 10
Кредит: Боинг

Роквелл Марс 1969
Авторы и права: НАСА

1966 15 апреля — .

Новая цель пилотируемого космического полета НАСА, не использующая оборудование Аполлона — .
Нация : США.
Связанные лица : Гилрут,
Мюллер.
Космический корабль : ИМИС 1968,
Марсианская экспедиция фон Брауна, 1969 год.
НАСА заявило, что ему нужна цель пилотируемого космического полета, отличная от «использования оборудования Аполлона» — пролет или посадка на Марс. Директор MSC Роберт Р. Гилрут резюмировал позицию Хьюстона, высказанную в ходе обсуждений с заместителем администратора по пилотируемым космическим полетам Джорджем Э. Мюллером двумя днями ранее. Гилрут сослался на потребность НАСА в пилотируемом космическом полете, кроме «использования оборудования Аполлона» (и предложил пролет или посадку Марса в качестве внутреннего фокуса для планирования). ресурсы, а также степень инженерной модернизации и модификации оборудования, которые были навязаны проекту. Выражая свое желание и желание MSC внести свой вклад и стать частью AAP, Гилрут выразил обеспокоенность тем, что «будущее пилотируемых космических полетов… . . находится в опасности, потому что у нас нет твердых целей, и потому что нынешний подход кажется нам технически несостоятельным».

Вернуться к началу страницы

Главная — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z

Изучение маневров межпланетных космических кораблей с помощью FreeFlyer®

Научные проекты

Резюме

Исследование космоса
Информатика
Физика

В среднем (6-10 дней)

Сабина де Брабандере, доктор философии, друзья-ученые

*Примечание:
Для этого научного проекта вам потребуется разработать собственную экспериментальную процедуру. Используйте информацию на вкладке сводки в качестве отправной точки. Если вы хотите обсудить свои идеи или вам нужна помощь в устранении неполадок, используйте форум Ask An Expert. Наши эксперты не будут делать работу за вас, но они сделают предложения и дадут рекомендации, если вы обратитесь к ним с конкретными вопросами.

Если вам нужна идея проекта с полными инструкциями, выберите идею без звездочки (*) в конце названия.

Abstract

Если вы интересуетесь космическими путешествиями и хотите заняться программированием, этот проект для вас! Он использует FreeFlyer® — мощное программное обеспечение, которое позволяет моделировать космические путешествия — для изучения основных вопросов миссии.

Космические путешествия сложны. Многие факторы влияют на траекторию космического корабля. Моделирование, подобное созданному FreeFlyer, является мощным, поскольку позволяет анализировать каждый фактор в отдельности, а затем визуализировать эффекты различными способами.

После того, как вы ознакомитесь с программой, вы обнаружите несколько интересных тем для изучения. Ниже приведен краткий список вопросов, которые можно исследовать с помощью FreeFlyer:

Каково влияние определенных сил, таких как подъемная сила, сопротивление, солнечные вспышки или изменения гравитационного поля Земли на орбиты или космические путешествия? Почему важно включать детальную модель всех этих сил в планирование миссии?
Какие изменения скорости необходимы для выполнения переноса Хомана? Как меняется полное изменение необходимой скорости с увеличением начальной скорости космического корабля и т. д.?

Какое общее изменение скорости необходимо для выполнения биэллиптического перехода между двумя орбитами и как оно меняется при изменении размера промежуточной орбиты? При каких обстоятельствах гомановский переход между двумя орбитами менее эффективен, чем биэллиптический переход между теми же орбитами?

Какие эффекты добавляет атмосфера вокруг планет при рассмотрении целевой или начальной орбиты для гомановского или биэллиптического перехода вокруг конкретной планеты? Какие еще возмущения следует учитывать?
Как можно создать рандеву между двумя космическими кораблями, которые находятся на одной орбите, но когда один отстает от другого?
Как соотносится энергия, необходимая для изменения орбиты внутри плоскости орбиты, с энергией, необходимой для изменения наклона плоскости орбиты? Каков наиболее эффективный способ совместить изменение биэллиптической орбиты с изменением наклонения?
Как выглядит переход Гомана с низкой орбиты вокруг Земли на орбиту вокруг Марса?

Как гравитационные маневры заставляют космический корабль набирать или терять скорость? Каков результат гравитационного маневра, происходящего ближе к пролетающей планете, по сравнению с маневром, который находится дальше? Как меняется результат, когда пролет происходит перед планетой, а не за планетой? Когда, где и зачем использовать эти маневры?
Исследуйте окна возможностей для запуска космического корабля на Марс или любую другую планету, для запуска пролета и т. д. Что следует учитывать при поиске окон возможностей?

Какая бы конкретная тема межпланетного космического корабля или маневрирования космического корабля не вызвала у вас интереса, это программное обеспечение, скорее всего, поможет вам изучить ее. После того, как вы ознакомитесь с программным обеспечением, вы можете задать свой центральный вопрос. В зависимости от выбранной темы исследования вы можете рассчитать эффекты вручную, используя орбитальную механику и динамику полета. Моделирование затем может подтвердить или опровергнуть ваш расчет и помочь распространить расчет на более сложные сценарии. Моделирование также может помочь визуализировать результаты. Другие темы не позволяют рассчитать эффект вручную. Для них вы полагаетесь исключительно на симуляцию для изучения их эффекта. Например, такую тему, как влияние возмущающих сил, таких как солнечные вспышки, или влияние неоднородностей гравитационных полей, можно изучать только с помощью моделирования.

Если у вас еще нет доступа к компьютеру с установленным и запущенным FreeFlyer, первым шагом будет получение бесплатной студенческой лицензии и установка FreeFlyer на ваш компьютер. Программное обеспечение будет работать на компьютерах, использующих Windows в качестве операционной системы, или в виртуальной системе, созданной на компьютерах, использующих Linux в качестве операционной системы. Вы можете проверить минимальные системные требования для запуска FreeFlyer перед установкой FreeFlyer.

Чтобы запустить FreeFlyer, выполните следующие действия:

Зарегистрируйтесь онлайн на сайте a.i. веб-страница регистрации решений, используя академический (.edu) или школьный адрес электронной почты, если он у вас есть.
После того, как вы получите электронное письмо с подтверждением регистрации, вернитесь на веб-страницу регистрации ai, войдите в систему и загрузите последнюю версию FreeFlyer из раздела «Загрузки».
Установите и запустите FreeFlyer, он даст вам подробные инструкции по шагам 4—5. Хотя это может произойти и раньше, подождите несколько дней, пока служба технической поддержки FreeFlyer свяжется с вами с файлом лицензии.
Запишите информацию о компьютере, указанную в диалоговом окне «Регистрация новой лицензии». Отправьте его по адресу [email protected], чтобы они могли отправить вам файл лицензии. Упомяните в своем электронном письме класс или проект, для которого вы планируете использовать программное обеспечение.
После получения загрузите файл лицензии в FreeFlyer. Теперь вы готовы использовать FreeFlyer!
Ваша лицензия, скорее всего, будет действительна в течение семестра. Вы можете повторить процедуру, если вам нужно обновить лицензию после истечения срока ее действия.

Существует несколько простых способов ознакомиться с программным обеспечением. Учебное видео FreeFlyer Fundamentals представляет собой серию из трех простых видеороликов с практическими упражнениями. Путеводитель по университетам FreeFlyer предоставляет более подробную информацию; это введение в орбитальную механику и динамику полета космического корабля в дополнение к введению в FreeFlyer. После того, как вы ознакомитесь с основами, файлы справки FreeFlyer Software, включенные в FreeFlyer, станут еще одним ценным инструментом. Вы также можете получить к нему доступ непосредственно из программного обеспечения, щелкнув правой кнопкой мыши элемент, по которому вам нужна помощь.

Лучше всего начать исследование с упрощенной миссии и продвигаться к более сложным ситуациям. FreeFlyer предоставляет образцы планов миссии. Примеры миссий, перечисленные в папках «Межпланетный анализ» и «Маневрирование и наведение на цель», могут быть полезны в качестве отправной точки для исследования или в качестве примеров того, как можно решать подобные ситуации. Ознакомьтесь с ними после того, как познакомитесь с FreeFlyer.

Завершая анализ, постарайтесь как можно лучше перечислить недостатки и приближения, которые вы использовали в расчетах и симуляциях. Для своего отчета обязательно ознакомьтесь с множеством вариантов графиков и визуализации, доступных в FreeFlyer. Хорошо представленные данные могут оказать огромную помощь в четкой передаче сложных данных.

Задать вопрос эксперту

У вас есть конкретные вопросы о вашем научном проекте? Наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не будут выполнять работу за вас, но они сделают предложения, дадут рекомендации и помогут устранить неполадки.

Опубликовать вопрос

Карьера

Если вам нравится этот проект, вы можете изучить следующие родственные профессии:

Руководство по проекту научной ярмарки
Другие подобные идеи
Идеи проекта по исследованию космоса
Идеи проекта по информатике
Идеи проекта по физике
Мои любимые

Лента новостей по этой теме

,
,

Цитировать эту страницу

Общая информация о цитировании представлена здесь. Обязательно проверьте форматирование, включая заглавные буквы, для используемого метода и при необходимости обновите цитату.