Космонавтиката в Русия. Космосът за многократна употреба: обещаващи проекти на американски космически кораби

Миналия ноември, по време на TVIW (астрономически семинар в Тенеси за междузвездни пътувания), Роб Суини - бивш ръководител на ескадрила от Кралските военновъздушни сили, инженер и магистър, отговарящ за проекта Icarus - представи доклад за работата, извършена по проекта за последно време. Суини освежи съзнанието на обществеността за историята на Икар, от вдъхновение от идеите на проекта Дедал, подчертани в доклад на BIS (Британското междупланетно общество - най-старата организация, подкрепяща космическите изследвания) през 1978 г., до съвместното решение на BIS и компанията ентусиаст Tau Zero да възобнови изследванията през 2009 г. и до последните новини за проекта от 2014 г.

Първоначалният проект от 1978 г. имаше проста, но трудна за изпълнение цел - да отговори на въпроса, поставен от Енрике Ферми: „Ако има интелигентен живот извън Земята и са възможни междузвездни полети, тогава защо няма доказателства за други извънземни цивилизации? ?". Изследването на Daedalus се фокусира върху разработването на дизайн на междузвезден космически кораб, използвайки съществуваща технология в разумни екстраполации. И резултатите от работата гръмнаха в целия научен свят: създаването на такъв кораб наистина е възможно. Докладът за проекта беше подкрепен от подробен план на кораб, използващ термоядрен синтез на деутерий-хелий-3 от предварително събрани пелети. След това Daedalus служи като еталон за всички последващи разработки в междузвездните пътувания в продължение на 30 години.

Въпреки това, след толкова дълго време, беше необходимо да се преразгледат идеите и техническите решения, възприети в Daedalus, за да се прецени как те са издържали изпитанието на времето. Освен това през този период бяха направени нови открития, промяната на дизайна в съответствие с тях би подобрила цялостната производителност на кораба. Организаторите също искаха да заинтересуват по-младото поколение от астрономията и изграждането на междузвездни космически станции. Новият проект е кръстен на Икар, синът на Дедал, което, въпреки негативната конотация на името, съответства на първите думи в доклада от 78-та година:

„Надяваме се, че този вариант ще замени бъдещия дизайн, подобен на Icarus, който ще отразява най-новите открития и технически иновации, така че Icarus да може да достигне висоти, които все още не са покорени от Daedalus. Надяваме се, че благодарение на развитието на нашите идеи ще дойде денят, в който човечеството буквално ще докосне звездите.”

И така, Икар е създаден именно като продължение на Дедал. Индикаторите на стария проект и до днес изглеждат много обещаващи, но все още трябва да бъдат финализирани и актуализирани:

1) Дедал използва релативистични електронни лъчи за компресиране на горивни пелети, но последващи изследвания показват, че този метод не е в състояние да осигури необходимия импулс. Вместо това в лабораториите за термоядрен синтез се използват йонни лъчи. Подобно погрешно изчисление обаче, което струва на Националния термоядрен комплекс 20 години работа и 4 милиарда долара, показа трудността при справяне с термоядрения синтез дори при идеални условия.

2) Основното препятствие, пред което е изправен Дедал, е Хелий-3. Той не съществува на Земята и следователно трябва да се добива от газови гиганти, отдалечени от нашата планета. Този процес е твърде скъп и сложен.

3) Друг проблем, който Икар ще трябва да реши, е бракът на информация за ядрени реакции. Именно липсата на информация направи възможно преди 30 години да се направят много оптимистични изчисления за въздействието от облъчването на целия кораб с гама лъчи и неутрони, без освобождаването на които един двигател за термоядрен синтез не може.

4) Тритий е бил използван в горивните пелети за запалване, но твърде много топлина е била освободена от разпадането на неговите атоми. Без подходяща охладителна система, запалването на горивото ще бъде придружено от запалването на всичко останало.

5) Декомпресията на резервоарите за гориво поради изпразване може да причини експлозия в горивната камера. За да се реши този проблем, към конструкцията на резервоара са добавени тежести, за да се балансира налягането в различните части на механизма.

6) Последната трудност е поддръжката на кораба. Според проекта корабът е оборудван с чифт роботи, подобни на R2D2, които с помощта на диагностични алгоритми ще идентифицират и поправят евентуални повреди. Такива технологии изглеждат много сложни дори сега, в компютърната ера, да не говорим за 70-те години.

Новият дизайнерски екип вече не се ограничава до изграждането на гъвкав кораб. За да изучава обекти, Икар използва сонди, носени на борда на кораба. Това не само опростява задачата на дизайнерите, но и значително намалява времето за изучаване на звездни системи. Вместо деутерий-хелий-3, новият космически кораб работи с чист деутерий-деутерий. Въпреки по-голямото отделяне на неутрони, новото гориво не само ще увеличи ефективността на двигателите, но и ще премахне необходимостта от извличане на ресурси от повърхността на други планети. Деутерият се добива активно от океаните и се използва в атомни електроцентрали с тежка вода.

Човечеството обаче все още не е успяло да получи контролирана реакция на гниене с освобождаване на енергия. Продължителната надпревара на лабораториите по света за екзотермичен ядрен синтез забавя дизайна на кораба. Така че въпросът за оптималното гориво за междузвезден кораб остава отворен. В опит да се намери решение, през 2013 г. се проведе вътрешно състезание между звената на BIS. Победи отборът WWAR Ghost от университета в Мюнхен. Техният дизайн се основава на термоядрен синтез с помощта на лазер, който гарантира бързо нагряване на горивото до необходимата температура.

Въпреки оригиналността на идеята и някои инженерни ходове, състезателите не можаха да решат основната дилема - изборът на гориво. Освен това печелившият кораб е огромен. Той е 4-5 пъти по-голям от Daedalus и други методи на синтез може да изискват по-малко място.

Съответно беше решено да се насърчат 2 типа двигатели: на базата на термоядрен синтез и на базата на щипката на Бенет (плазмен двигател). Освен това, паралелно с деутерий-деутерий, се разглежда и старата версия с тритий-хелий-3. Всъщност хелий-3 дава най-добри резултати при всякакъв вид задвижване, така че учените работят върху начини да го получат.

В работата на всички участници в състезанието може да се проследи интересна връзка: някои структурни елементи (сонди за изследване на околната среда, съхранение на гориво, системи за вторично захранване и др.) на всеки кораб остават непроменени. Недвусмислено може да се каже следното:

1. Корабът ще бъде горещ. Всеки метод за изгаряне на който и да е от представените видове гориво е придружен от отделяне на голямо количество топлина. Деутерият изисква масивна система за охлаждане поради директното освобождаване на топлинна енергия по време на реакцията. Магнитно-плазменият двигател ще създаде вихрови токове в околните метали, като също ги нагрява. На Земята вече съществуват радиатори с достатъчна мощност за ефективно охлаждане на тела с температури над 1000 C, остава да бъдат адаптирани към нуждите и условията на звездния кораб.
2. Корабът ще бъде колосален. Една от основните задачи, възложени на проекта Icarus, беше намаляването на размера, но с течение на времето стана ясно, че е необходимо много пространство за термоядрени реакции. Дори най-малките опции за масов дизайн тежат десетки хиляди тонове.
3. Корабът ще бъде дълъг. "Dedalus" беше много компактен, всяка част от него беше комбинирана с друга, като кукла. В Icarus опитите да се минимизира радиоактивното въздействие върху кораба доведоха до неговото удължаване (това е добре демонстрирано в проекта Firefly от Робърт Фрийланд).

Роб Суини каза, че група от университета Дрексел се е присъединила към проекта Икар. „Новодошлите“ насърчават идеята за използване на PJMIF (система, базирана на струя плазма, използваща магнити, докато плазмата е стратифицирана, осигурявайки условия за ядрени реакции). Този принцип в момента е най-ефективен. Всъщност това е симбиоза от два метода на ядрени реакции, включва всички предимства на инерционния и магнитния термоядрен синтез, като намаляване на масата на конструкцията и значително намаляване на разходите. Проектът им се казва Zeus.

Тази среща беше последвана от TVIW, където Суини определи предварителна дата за завършване на проекта Icarus август 2015 г. Окончателният доклад ще включва препратки към модификации на стари проекти на Daedalus и иновации, създадени изцяло от новия екип. Семинарът завърши с монолог на Роб Суини, в който той каза: „Мистериите на Вселената ни чакат някъде там! Време е да се махаме оттук!"

Работата по предварителния дизайн на космическия кораб на бъдещето продължава повече от година. Ракетно-космическата корпорация (РКК) "Енергия", която спечели търга, получи 800 милиона рубли за първия етап от разработката и трябва да представи проекта през юни. Космическата корпорация предостави ексклузивни видеозаписи, илюстриращи какво трябва да бъде следващото поколение космически кораби.

Работата по проекта на новия кораб се извършва в строга секретност, неговите скици са пълна тайна на РКК „Енергия“. На разположение на телевизионния канал "Русия 24" бяха само предварителни скици. Първоначално се предполагаше, че космическият кораб ще получи краткото име "Рус". Сега стана известно, че това е едно от работните наименования на ракетата-носител с товароподемност 20 тона. Виталий Лопота, президент на ракетно-космическата корпорация „Енергия“, каза: „Името „Рус“ беше присвоено на един от проектите за ракети-носители, но ние не излязохме на кораба с такава инициатива, защото сега има проект на проект и Търсенето на външен вид е в ход. Или по-скоро външният вид на нов кораб вече е разбран и оформен. Надяваме се да започнем полетни тестове до 2015 г."

По-рано ръководителят на Федералната космическа агенция Анатолий Перминов каза: „Срокът е много ограничен по днешните стандарти – през 2015 г. трябва да се извърши първият полет в товарен вариант, а през 2018 г. – с екипаж“.

Засега името на кораба е "Обещаваща пилотирана транспортна система", съкратено PPTS. Някои го наричат ​​още "Clipper" по аналогия с. Роскосмос смята, че проектът не отговаря на изискванията. Например, крилата не са от съществено значение за космически кораб и дори могат да бъдат проблем при връщане на земята. Виталий Лопота говори за техническите подробности на новата разработка: "Ние сме принудени да търсим форми и ги намерихме. Тези форми донякъде напомнят на въртящ се връх, наполовина отрязан - конична форма. Този кораб ще бъде по-технологичен напреднал в производството, ще използва принципно нови материали, ще свети достатъчно."

Според предварителните разработки корабът ще има формата на конус. В крайна сметка конусът е оптималната форма за преминаване през плътни слоеве на атмосферата. Спускаемият апарат се врязва в тях с първата космическа скорост - повече от седем километра в секунда. "Космическият кораб, който лети в нашата атмосфера с първата космическа скорост, се нагрява до 2-2,5 хиляди градуса. Никакви материали, никаква стомана, метали не могат да издържат на това. Затова сме принудени да се откажем от развитата повърхност. Това ще бъде комбинация от различни системи за кацане – тоест парашут, реактивен“, обясни Виталий Лопота.

Приблизително по същия принцип следва американската НАСА, създавайки своя бъдещ космически кораб Орион. Първият му полет е планиран за 2014 г. Руският космически кораб от ново поколение е проектиран за 15 години експлоатация и поне 10 полета, но не всички негови части ще могат да се използват многократно. „При навлизане в атмосферата и в тази критична ситуация приборно-агрегатният отсек ще бъде излишен – той ще се запали, а за следващо използване ще трябва да се монтира нов. Ще се запали топлинният щит, който ще поемат максимално енергия при навлизане в атмосферата. И най-скъпото – това е апарат за връщане, това са хора, това е система за поддържане на живота, система за управление, система за задвижване“, уточни президентът на РСЦ „Енергия“.

За корабите от новата система е известно, че ще тежат от 18 до 20 тона в зависимост от предназначението. Новите кораби ще могат да изпращат до шест членове на екипажа в ниска околоземна орбита и да носят най-малко 500 килограма товар. Те ще могат да доставят до лунната орбита четирима космонавти и 100 килограма товар. Предполага се, че безпилотната версия на PPTS ще може да изведе най-малко два тона товар в околоземна орбита и да върне около половин тон на Земята.

Виталий Лопота говори и за други характеристики на създаваната система: „Всъщност корабът трябва да осигури излитане и бързо скачване с експедиционния комплекс за скачване със станцията, било за летене до други планети, или за изпълнение на задачи в орбита. Ако е дълго необходими са полети, можем да акостираме битовото отделение.

Както по-рано заяви ръководителят на Роскосмос Анатолий Перминов, екипажът на кораба ще бъде най-малко четири-шест души. „Корабът трябва да лети успешно както до околоземна орбита, тоест до други станции от същия тип, до бъдещия монтажен комплекс в ниска околоземна орбита, така и да може да лети в орбита около Луната, да бъде в автономен полет най-малко 30 дни“, уточни той.

Бъдещият монтажно-експериментален комплекс в околоземна орбита е продължение на пилотираната програма за следващите две или дори три десетилетия. Може би дори когато Международната космическа станция вече е отслужила срока си. Роскосмос възлага големи надежди на тази програма. Алексей Краснов, ръководител на отдела за пилотирани програми на Роскосмос, говори за предложените задачи: „Възможността за сглобяване на малък космически кораб на базата на МКС, който да лети от космическа орбита извън околоземното пространство. Докато целта не бъде определена , това остава да се направи, но може да е лунна орбита, може да е астероид. Отлетя и се върна."

Вероятно новият апарат ще стане част от марсианската програма. Бъдещият междупланетен комплекс ще бъде сглобен в така наречената ниска околоземна орбита. Теглото му може да достигне до 500 тона. След като бъде сглобена, конструкцията постепенно ще бъде издигната на височина от 200 хиляди километра, като това ще отнеме няколко месеца. Екипажът на марсианската експедиция ще бъде доставен в последния момент преди старта, за да не получат астронавтите допълнителна доза слънчева радиация, а комплексът да тръгне от висока орбита към Червената планета.

Орион

След трагедията със совалката Columbia авторитетът на програмата Space Shuttle беше сериозно подкопан и НАСА се изправи пред задачата да създаде нова пилотирана совалка за многократна употреба. В средата на 2000-те този проект беше наречен Crew Exploration Vehicle, но по-късно придоби по-звучно и красиво име - "Орион".

Orion е частично пилотиран космически кораб за многократна употреба, който всъщност повтаря техническия дизайн на корабите от серията Apollo, но има много по-напреднал "пълнеж", особено електронен. Обновено е почти всичко – дори тоалетната в новата совалка ще бъде по образец на използваните на МКС.

Предполага се, че корабите "Орион" ще започнат с околоземни дейности - основно те ще се занимават с доставката на астронавти до орбиталната станция. Тогава започва забавлението: представители на НАСА казват, че новата совалка ще може да върне човек на Луната, да помогне на астронавтите да кацнат на астероид и дори да направи „следващия гигантски скок“ (Следващият гигантски скок вече е официално един от лозунгите съпътстваща програмата Орион) - за да позволи на човека най-накрая да стъпи на повърхността на Марс.

Първият сериозен тест (Exploration Flight Test-1) на почти завършен кораб ще започне през декември 2014 г. - но това ще бъде само орбитален и безпилотен полет за първични тестове. Първият полет на астронавти на Орион е планиран за началото на 2020 г. Най-атрактивната и следователно най-вероятната (поради сравнително ниската си цена) пилотирана мисия за новата совалка на НАСА досега е да посети астероид, доставен преди това в лунна орбита.

Концепция на совалката Орион / ©NASA

SpaceShipTwo

Британската компания Virgin Galactic, оглавявана от милиардера Ричард Брансън, е един от локомотивите на космическия туризъм и скоро ще изведе търговския космос на ново ниво.

Приблизително до края на 2014 г. ще започнат първите пътнически изстрелвания на суборбиталната совалка, която за 250 хиляди долара ще може да вози шестима късметлии на надморска височина от 110 км. Това е с 10 км по-високо от линията на Карман, границата на Международната авиационна федерация между земната атмосфера и космическото пространство.

Ракетите не се използват при изстрелване на SpaceShipTwo; вместо тях совалката издига основния самолет WhiteKnightTwo на необходимата височина, след което корабът се спуска и на него се включва главният - вече ракетен - двигател, специално проектиран за него (RocketMotorTwo), който извежда кораба до заветната линия от 110 км. След това корабът се спуска и навлиза отново в атмосферата със скорост от 4200 км/ч (и може да го прави под всякакъв ъгъл), след което сам сяда на летището.

Броят на записалите се за първите полети на SpaceShipTwo наближава хиляда. Сред тях са актьорите Аштън Къчър и Анджелина Джоли, както и например Джъстин Бийбър. Местата за летене с Леонардо ди Каприо обикновено бяха разиграни на благотворителен търг - оказа се, че мнозина не са против да платят милион долара за такава услуга.

Между другото, неотдавнашното решение на Обединеното кралство да построи свой собствен търговски космодрум беше продиктувано, наред с други неща, от необходимостта да се създаде инфраструктура за компании като Virgin Galactic. В момента компанията използва Spaceport America, разположен в американския щат Ню Мексико.

SpaceShipTwo в самостоятелен полет / ©MarsScientific

Зори

Мисията на междупланетната автоматична станция Dawn ("Зора") е уникална: спътникът трябва да изследва двойка планети джуджета от астероидния пояс (между Марс и Юпитер) и директно от тяхната орбита. Ако всичко върви добре, това устройство ще стане първият сателит в историята, който ще посети орбитите на две различни небесни тела (без Земята).

Разработено от НАСА и изстреляно през 2007 г. и оборудвано с експериментален йонен двигател, превозното средство вече завърши успешно мисията си да изследва скалистата протопланета Веста през 2012 г. Всички данни, получени от сателита, са обществено достояние.

В момента Dawn се насочва към още по-интересен обект – ледената Церера. Тази протопланета (по-рано класифицирана като астероид) има диаметър от 950 километра и е много близка до сферична форма. Имайки маса от една трета от целия астероиден пояс, Церера може официално да стане планета (5-та от Слънцето), но през 2006 г. заедно с Плутон получи статут на планета джудже. Според изчисленията ледената мантия на повърхността му може да достигне 100 км дълбочина; това означава, че на Церера има повече прясна вода, отколкото на Земята.

И двата обекта - и Веста, и Церера - представляват голям интерес за учените. Тяхното изследване ще ни позволи да навлезем по-дълбоко в разбирането на процесите, протичащи по време на формирането на планетите, както и факторите, влияещи върху това.

Очаква се Dawn да обиколи Церера през февруари 2015 г.

Зората наближава концепцията на Веста / ©NASA/JPL-Caltech

Нови хоризонти

Малко по-късно, през юли 2015 г., е планирано друго голямо събитие, свързано с мисията на друга междупланетна автоматична станция. По това време орбитата на Плутон ще бъде достигната от космическия кораб New Horizons на НАСА, изстрелян през 2006 г., чиято мисия е внимателно да изучава Плутон и неговите спътници, както и няколко обекта в пояса на Кайпер (в зависимост от това кой ще бъде най-достъпен в около сателита през 2015 г.)

В момента апаратът има поразителен рекорд - той е достигнал най-високата скорост в сравнение с всички апарати, изстреляни от Земята, и се насочва към Плутон със скорост от 16,26 км/сек. За да постигне това, New Horizons беше подпомогнато от гравитационното ускорение, което получи, когато лети близо до Юпитер.

Между другото, много изследователски функции на апарата бяха тествани на Юпитер и неговите спътници. След като напусна системата на Йовиан, енергоспестяващият апарат потъна в „сън“, от който щеше да бъде събуден само при приближаването на Плутон.

Концепцията за New Horizons на фона на Плутон и неговата луна / ©NASA

Дон Кихот

Мисията на междупланетната автоматична станция "Дон Кихот", разработена от Европейската космическа агенция (ЕКА), е наистина рицарска. Състоящ се от две превозни средства - изследователския "Санчо" и "ударния" "Идалго", "Дон Кихот" ще трябва да демонстрира веднъж завинаги дали човечеството може да бъде спасено от предстоящо падане на астероид, като принуди потенциален убиец да промени курса.

Предполага се, че и двете части на устройството ще достигнат до някакъв предварително избран астероид с диаметър около 500 метра. Около него ще се върти "Санчо", правейки необходимите проучвания.

Когато всичко е готово, Санчо ще се отдалечи от астероида на безопасно разстояние и Идалго ще се блъсне в него със скорост от 10 km / s. След това Санчо отново ще проучи обекта - по-точно какви са последствията от сблъсъка: дали курсът на астероида се е променил, колко силно е разрушението в структурата му и т.н.

Премиерата на Don Quixote е планирана около 2016 г.

Концепция Don Quijote с неназован астероид на заден план / ©ESA - AOES Medialab

Лунен глобус

В Русия се възраждат проекти за лунни превозни средства, а хората, отговорни за руската космическа индустрия, все повече говорят за създаването на лунна колония с трикольор.

Създаването на космическа база на Луната все още е далечна перспектива, но проектите за междупланетни автоматични станции за изследване на изкуствен спътник на Земята са напълно осъществими в момента, а от няколко години програмата Luna-Glob е основният в Русия - всъщност първата необходима стъпка по пътя към потенциално лунно селище.

Междупланетната автоматична сонда "Луна-Глоб" ще се състои основно от спускаем апарат за кацане. Той ще кацне на лунната повърхност в нейния южен полярен регион, вероятно в кратера Богуславски, и ще отработи механизма за кацане на лунната повърхност. Сондата ще изследва и лунната почва - сондиране, за да вземе проби от почвата и допълнително да я анализира за наличие на лед (водата е необходима както за живота на астронавтите, така и потенциално като водородно гориво за ракети).

Изстрелването на апарата беше отлагано многократно по различни причини, в момента 2015 г. се нарича година на изстрелване на Луната и други необходими подготвителни мерки за бъдещото кацане на астронавти.

Концепцията на спускаемия апарат Luna Globe / ©Rusrep

мечтател

Мини-совалката Dream Chaser от Sierra Nevada Corporation се разработва за НАСА като надеждно и многократно използвано пилотирано превозно средство за суборбитални и орбитални полети. Dream Chaser трябва да се използва за доставка на астронавти до МКС.

Изстрелването на апарата се извършва от ракетата Atlas-5. Самата совалка, способна да превозва 7 души, се задвижва от хибридни ракетни двигатели. Кацането, подобно на SpaceShipTwo, се извършва независимо и хоризонтално - на космодрума.

Заедно с Dragon на SpaceX и CST-100 на Boeing, Dream Chaser е търговски претендент за новия основен пилотиран космически кораб на САЩ и НАСА (и трите проекта са получили правителствено финансиране). Струва си да се отбележи, че тези устройства се разработват от частния сектор на американската космическа индустрия с частична държавна подкрепа и са насочени към операции в околоземното пространство. Що се отнася до дейностите в по-дълбокия космос, НАСА вече има собствена програма за пилотирани космически кораби и това е Орион, споменат по-горе.

Съвсем наскоро (22 юли 2014 г.) бяха проведени тестове на Dream Chaser, които показаха готовността на всички ключови системи за космически полети. Първият тестов пилотиран полет на совалката е планиран за 2016 г.

Концепция Dream Chaser, скачена на МКС / ©NASA

Вдъхновение Марс

Разбира се, много хора знаят за проекта Mars One, планирано космическо риалити шоу, чиито автори сега провеждат световен конкурс за избор на кандидати за пилотиран полет до Марс до началото на 2020 г. и създаването на постоянно човешко селище там . Има обаче още един подобен проект – Inspiration Mars.

Фондация Inpsiration Mars е организация с нестопанска цел, създадена от първия американски космически турист Денис Тито. Тито предлага да събере необходимите средства и да изпрати двама души на космически кораб до Марс. Няма планове за кацане или влизане в орбита; само прелитане край Червената планета и връщане на Земята. При късмет мисията трябва да отнеме 501 дни.

Предполага се, че ще привлече средства както от частния сектор, така и от бюджета на САЩ; общо са необходими от 1 до 2 милиарда долара, точната цена все още не е назована. Американският Orion е наречен като апарат, който може да се включи в мисията.

Тито смята, че полетът трябва да приключи още през 2018 г. (в този момент Марс отново ще бъде максимално близо до Земята, което ще създаде благоприятни условия за междупланетен полет; следващият път това ще бъде едва през 2031 г.).

Има и „план Б“ в случай, че мисията не е готова до 2018 г.: удължете мисията до 589 дни, изстреляйте устройството през 2021 г. и летете не само покрай Марс, но и покрай Венера.

Траекторията на вероятния полет на Inspiration Mars / ©Inpsiration Mars Foundation

Джеймс УебТелескоп

Космически телескоп, който струва повече от три марсохода Curiosity. Телескопът Джеймс Уеб е наследник на световноизвестния телескоп Хъбъл (който продължава да остарява). В разработката на проекта са участвали не само САЩ, но и още 16 държави. НАСА получи значителна помощ от космическите агенции на Европа и Канада.

Телескопът на стойност 8 милиарда долара (последната цифра, публикувана от Конгреса) се очаква да бъде изстрелян с ракета Arian 5 през октомври 2018 г. и поставен в точката на Лагранж между Слънцето и Земята.

Главното огледало на телескопа се състои от 18 позлатени подвижни огледала, свързани в едно, и има диаметър 6,5 метра. Телескопът ще "вижда" в оптичния, близкия и средния инфрачервен диапазон. С негова помощ се предвижда да се изследват ранните етапи от развитието на Вселената и да се видят изключително отдалечените от нашата галактика небесни тела, както и да се правят по-ясни от всякога снимки на обекти в Слънчевата система.

По своите възможности Джеймс Уеб ще надмине не само Хъбъл, но и друг важен космически телескоп - Спицър.

Концепция на телескопа Джеймс Уеб / ©НАСА

СОК

Междупланетната автоматична станция Jupiter Icy Moon Explorer вероятно ще промени нашето разбиране за малките тела на Слънчевата система. Сателитът JUICE, разработен от ESA, ще отиде до Юпитер през 2022 г. и ще се ангажира с дългоочакваните изследвания на някои от най-интересните обекти в Слънчевата система - трите най-близки и най-големи спътника на Юпитер от така наречената Галилеева група: Европа, Ганимед и Калисто.

Предполага се, че всяко от тези небесни тела има подледен океан, т.е. теоретично условията за възникване на живота. JUICE ще се заеме с изследването на физическите характеристики на тези спътници, търсенето на органични молекули и изследването на състава на леда (дистанционно, чрез научното оборудване на борда).

Данните, получени от JUICE, ще помогнат да се анализират луните на Йовиан като потенциални цели за бъдещи пилотирани мисии. В случай на успешно изстрелване в планираното време, устройството ще достигне системата на Юпитер през 2030 г.

Концепция JUICE с Юпитер и Европа на заден план / ©ESA

Dream Chaser е нов пилотиран автомобил от частната компания Sierra Nevada Corporation (САЩ). Този пилотиран космически кораб за многократна употреба ще доставя товари и екипаж от до 7 души на ниска земна орбита. Според проекта космическият кораб ще използва крилата и с тяхна помощ ще каца на конвенционална писта. Дизайнът е базиран на дизайна на орбиталния самолет HL-20

© Sierra Nevada Corporation

Докато американците от средата на миналия век трескаво мислеха как да се справят с "империята на злото", тя беше пълна с лозунги: "Комсомол - в самолет", "Звезден космос - ДА!". Днес САЩ изстрелват космически кораби с лекотата на хвърчила, а нашите остават да сърфират засега може би в Болшой театър. Навлязох в детайлите на Naked Science.

История

По време на Студената война космосът беше едно от бойните полета между Съветския съюз и Съединените щати. Геополитическата конфронтация на суперсилите беше основният стимул в онези години за развитието на космическата индустрия. Огромни ресурси бяха хвърлени в изпълнението на програми за изследване на космоса. По-специално, правителството на САЩ похарчи около двадесет и пет милиарда долара за изпълнението на проекта Apollo, чиято основна цел беше да кацне човек на повърхността на Луната. За 70-те години на миналия век тази сума беше просто гигантска. Лунната програма на СССР, която никога не е била предопределена да се сбъдне, струва на бюджета на Съветския съюз 2,5 милиарда рубли. Разработването на вътрешната космическа совалка "Буран" струва шестнадесет милиарда рубли. В същото време съдбата подготви Буран да направи само един космически полет.

Много по-щастлив беше неговият американски аналог. Космическата совалка направи сто тридесет и пет изстрелвания. Но американската совалка не беше вечна. Корабът, създаден по държавната програма "Космическа транспортна система", на 8 юли 2011 г. осъществи последното си космическо изстрелване, което приключи в ранната сутрин на 21 юли същата година. По време на изпълнението на програмата американците произвеждат шест "совалки", една от които е прототип, който никога не е извършвал космически полети. Два кораба се разбиха.

Излитане от земята "Аполо 11"

©НАСА

От гледна точка на икономическата осъществимост програмата Space Shuttle едва ли може да се нарече успешна. Космическите кораби за еднократна употреба се оказаха много по-икономични от техните привидно по-напреднали в технологично отношение аналози за многократна употреба. Да, и безопасността на полетите на "совалките" беше под съмнение. По време на операцията им, в резултат на две катастрофи, четиринадесет астронавти станаха жертви. Но причината за толкова двусмислени резултати от космическото пътуване на легендарния кораб не е неговото техническо несъвършенство, а сложността на самата концепция за космически кораб за многократна употреба.

В резултат на това руският космически кораб за еднократна употреба "Союз", разработен още през 60-те години на миналия век, стана единственият тип превозни средства, които в момента извършват пилотирани полети до Международната космическа станция (МКС). Веднага трябва да се отбележи, че това изобщо не показва тяхното превъзходство над космическата совалка. Космическият кораб "Союз", както и създадените на тяхна база безпилотни космически камиони "Прогрес" имат редица концептуални недостатъци. Те са много ограничени като товароносимост. А използването на такива устройства води до натрупване на орбитални отпадъци, останали след тяхната работа. Космическите полети на кораби от типа "Союз" съвсем скоро ще станат част от историята. В същото време днес реални алтернативи няма. Огромният потенциал, присъщ на концепцията за кораби за многократна употреба, често остава технически неосъществим дори в наше време.

Първият проект на съветския многократно използваем орбитален самолет ОС-120 "Буран", предложен от НПО "Енергия" през 1975 г. и който беше аналог на американската космическа совалка

©buran.ru

Нов американски космически кораб

През юли 2011 г. американският президент Барак Обама обяви, че мисията до Марс е нова и, доколкото може да се предположи, основна цел на американските астронавти за следващите десетилетия. Една от програмите, изпълнявани от НАСА като част от изследването на Луната и полета до Марс, беше мащабната космическа програма Constellation.

В основата му е създаването на нов пилотиран космически кораб "Орион", ракети-носители "Арес-1" и "Арес-5", както и лунния модул "Алтаир". Въпреки факта, че през 2010 г. правителството на САЩ реши да ограничи програмата Constellation, НАСА успя да продължи да разработва Orion. Първият безпилотен тестов полет на космическия кораб е планиран за 2014 г. Предполага се, че по време на полета апаратът ще се отдалечи от Земята на шест хиляди километра. Това е около петнадесет пъти по-далеч от МКС. След тестовия полет корабът ще се отправи към Земята. Новият апарат ще може да навлиза в атмосферата със скорост 32 000 км/ч. По този показател "Орион" надминава легендарния "Аполо" с една и половина хиляди километра. Първият безпилотен експериментален полет на Orion има за цел да демонстрира неговия потенциал. Тестът на кораба трябва да бъде важна стъпка към осъществяването на неговото пилотирано изстрелване, което е планирано за 2021 г.

Според плановете на НАСА Делта-4 и Атлас-5 ще действат като ракети-носители на Орион. Беше решено да се откаже от развитието на Ares. Освен това за изследването на дълбокия космос американците проектират нова свръхтежка ракета-носител SLS.

Орион е космически кораб за частично многократна употреба и е концептуално по-близо до Союз, отколкото до космическата совалка. Частично многократно използваемите са най-обещаващите космически кораби. Тази концепция предполага, че след кацане на повърхността на Земята, жилищната капсула на космическия кораб може да бъде използвана повторно за изстрелване в открития космос. Това прави възможно комбинирането на функционалната практичност на космическите кораби за многократна употреба с рентабилността на експлоатацията на превозни средства от типа Союз или Аполо. Такова решение е преходен етап. Вероятно в далечното бъдеще всички космически кораби ще станат многократно използвани. Така че американската космическа совалка и съветският Буран в известен смисъл изпревариха времето си.

Orion е многоцелеви капсулен пилотиран космически кораб за частично многократна употреба на Съединените щати, разработен от средата на 2000-те като част от програмата Constellation

©НАСА

Изглежда, че думите "практичност" и "предпазливост" са най-добрият начин да се характеризират американците. Правителството на САЩ реши да не поема всичките си космически амбиции само върху плещите на Орион. В момента няколко частни компании, поръчани от НАСА, разработват свои собствени космически кораби, предназначени да заменят устройствата, използвани днес. Boeing разработва частично използваемия пилотиран космически кораб CST-100 като част от своята Програма за развитие на търговски пилотирани превозни средства (CCDev). Устройството е предназначено за кратки пътувания до околоземна орбита. Основната му задача ще бъде да достави екипажа и товара на МКС.

Екипажът на кораба може да бъде до седем души. В същото време при проектирането на CST-100 е обърнато специално внимание на комфорта на астронавтите. Жилищното пространство на устройството е много по-обширно от корабите от предишното поколение. Вероятно ще бъде изстрелян с ракети носители Atlas, Delta или Falcon. В същото време Atlas-5 е най-подходящият вариант. Кацането на кораба ще се извърши с помощта на парашут и въздушни възглавници. Според плановете на Boeing през 2015 г. CST-100 чака серия от тестови изстрелвания. Първите два полета ще бъдат безпилотни. Основната им задача е да изведат апарата в орбита и да тестват системите за сигурност. По време на третия полет е планирано пилотирано скачване с МКС. Ако тестовете са успешни, CST-100 много скоро ще може да замени руските космически кораби "Союз" и "Прогрес", които извършват изключително пилотирани полети до Международната космическа станция.

CST-100 - пилотиран транспортен космически кораб

© Боинг

Друг частен кораб, който ще доставя товари и екипаж на МКС, ще бъде апарат, разработен от SpaceX, която е част от Sierra Nevada Corporation. Частично многократно използваемият моноблоков кораб "Дракон" е разработен по програмата на НАСА "Търговски орбитален транспорт" (COTS). Предвижда се изграждането на три негови модификации: пилотирана, товарна и автономна. Екипажът на пилотирания космически кораб, както и в случая с CST-100, може да бъде от седем души. В товарната модификация корабът ще вземе на борда си четирима души и два тона и половина товар.

И в бъдеще те искат да използват Dragon за полети до Червената планета. Защо ще разработват специална версия на кораба - "Червения дракон". Според плановете на американските космически власти безпилотният полет на апарата до Марс ще се състои през 2018 г., а първият тестов пилотиран полет на американския космически кораб се очаква да бъде извършен след няколко години.

Една от характеристиките на "Дракон" е неговата многократна употреба. След полета част от енергийните системи и резервоарите за гориво ще се спуснат на Земята заедно с жилищната капсула на кораба и могат да се използват отново за космически полети. Тази конструктивна способност отличава новия кораб от повечето обещаващи разработки. В близко бъдеще "Дракон" и CST-100 ще се допълват взаимно и ще действат като "предпазна мрежа". В случай, че единият тип кораб по някаква причина не може да изпълнява възложените му задачи, другият ще поеме част от работата му.

Dragon SpaceX е частен транспортен космически кораб (SC) на SpaceX, разработен по поръчка на НАСА като част от програмата за търговски орбитален транспорт (COTS), предназначен да доставя полезни товари и в бъдеще хора до МКС

©SpaceX

Dragon беше изстрелян в орбита за първи път през 2010 г. Безпилотният тестов полет завърши успешно и няколко години по-късно, а именно на 25 май 2012 г., устройството се скачи на МКС. По това време корабът нямаше система за автоматично скачване и за нейното внедряване беше необходимо да се използва манипулаторът на космическата станция.

Този полет се счита за първото в историята скачване на частен космически кораб към Международната космическа станция. Нека направим резервация веднага: Dragon и редица други космически кораби, разработени от частни компании, трудно могат да бъдат наречени частни в пълния смисъл на думата. Например НАСА отдели 1,5 милиарда долара за разработката на Dragon. Други частни проекти също получават финансова подкрепа от НАСА. Следователно говорим не толкова за комерсиализация на космоса, а за нова стратегия за развитие на космическата индустрия, основана на сътрудничество между държавата и частния капитал. Някога секретни космически технологии, които преди са били достъпни само за държавата, сега са собственост на редица частни компании, занимаващи се с астронавтика. Това обстоятелство само по себе си е мощен стимул за растеж на технологичните възможности на частните компании. В допълнение, този подход направи възможно организирането в частния сектор на голям брой специалисти от космическата индустрия, които преди това бяха уволнени от държавата във връзка със закриването на програмата Space Shuttle.

Що се отнася до програмата за разработване на космически кораби от частни компании, може би най-интересен е проектът SpaceDev, наречен Dream Chaser. В разработката му участват и 12 от партньорите на компанията, три американски университета и седем центъра на НАСА.

Концепцията на пилотирания космически кораб за многократна употреба Dream Chaser, разработена от американската компания SpaceDev, подразделение на Sierra Nevada Corporation

©SpaceDev

Този кораб е много различен от всички други обещаващи космически разработки. Dream Chaser за многократна употреба изглежда като миниатюрна космическа совалка и може да каца като обикновен самолет. И все пак основните задачи на кораба са подобни на задачите на Dragon и CST-100. Устройството ще служи за доставяне на товари и екипаж (до същите седем души) до ниска околоземна орбита, където ще бъде изстреляно с помощта на ракетата носител Atlas-5. През тази година корабът трябва да извърши първия си безпилотен полет, а до 2015 г. се планира да бъде подготвена пилотираната му версия за изстрелване. Друг важен детайл. Проектът Dream Chaser се създава на базата на американска разработка от 90-те години на миналия век - орбиталният самолет HL-20. Проектът на последния се превърна в аналог на съветската орбитална система "Спирала". И трите устройства имат сходен външен вид и очаквана функционалност. Това повдига един напълно легитимен въпрос. Струваше ли си Съветският съюз да изключи наполовина завършената спирална аерокосмическа система?

какво имаме

През 2000 г. RSC Energia започна проектирането на многоцелевия космически комплекс Clipper. Този космически кораб за многократна употреба, външно наподобяващ по-малка "совалка", трябваше да се използва за решаване на голямо разнообразие от задачи: доставка на товари, евакуация на екипажа на космическата станция, космически туризъм, полети до други планети. Имаше известни надежди за проекта. Както винаги, добрите намерения бяха покрити с меден леген за липса на финансиране. През 2006 г. проектът е затворен. В същото време се предполага, че технологиите, разработени в рамките на проекта Clipper, ще бъдат използвани за проектирането на Advanced Manned Transport System (PPTS), известна още като проект Rus.

Крилата версия на Clipper в орбитален полет. Чертеж на уеб администратор, базиран на модела Clipper 3D

©Вадим Лукашевич

Именно PPTS (разбира се, засега това е само „работно“ име на проекта), според руски експерти, ще бъде предопределено да се превърне в ново поколение вътрешна космическа система, способна да замени бързо остаряващите Союз и Прогрес. Както и в случая с Clipper, RSC Energia разработва космическия кораб. Основната модификация на комплекса ще бъде пилотиран транспортен кораб от ново поколение (ПТК НК). Основната му задача отново ще бъде доставката на товари и екипаж до МКС. В дългосрочен план - разработването на модификации, способни да летят до Луната и да изпълняват дългосрочни изследователски мисии. Самият кораб обещава да бъде частично използваем повторно. Капсулата за обитаване може да се използва повторно след кацане. Двигателен отсек - бр. Любопитна особеност на кораба е възможността за кацане без използване на парашут. Ще се използва реактивна система за спиране и меко кацане на земната повърхност.

За разлика от "Союз", който излита от територията на космодрума Байконур в Казахстан, новите кораби ще бъдат изстрелвани от новия космодрум "Восточный", който се изгражда на територията на Амурска област. Екипажът ще бъде от шест души. Пилотираният автомобил също може да поеме товар - петстотин килограма. В безпилотната версия корабът ще може да достави в околоземната орбита още впечатляващи "благини" - с тегло два тона.

Един от основните проблеми на проекта PPTS е липсата на ракети-носители с необходимите характеристики. Днес основните технически аспекти на космическия кораб са разработени, но липсата на ракета-носител поставя разработчиците му в много трудно положение. Предполага се, че новата ракета-носител ще бъде технологично близка до "Ангара", разработена още през 90-те години.

Модел на PPTS на изложението MAKS-2009

©sdelanounas.ru

Колкото и да е странно, но друг сериозен проблем е самата цел на проектирането на PPTS (прочетете: руската реалност). Русия едва ли ще може да си позволи реализирането на програми за изследване на Луната и Марс, подобни по мащаб на тези, които изпълняват САЩ. Дори ако развитието на космическия комплекс е успешно, най-вероятно единствената му реална задача ще бъде доставката на товари и екипаж до МКС. Но началото на летателните тестове на PPTS беше отложено за 2018 г. По това време обещаващите американски превозни средства най-вероятно вече ще могат да поемат функциите, които руските космически кораби "Союз" и "Прогрес" изпълняват в момента.

Мъгливи перспективи

Съвременният свят е лишен от романтиката на космическите полети - това е факт. Разбира се, не говорим за изстрелване на сателити и космически туризъм. Не е нужно да се притеснявате за тези сфери на астронавтиката. Полетите до Международната космическа станция са от голямо значение за космическата индустрия, но продължителността на МКС в орбита е ограничена. Предвижда се станцията да бъде затворена през 2020 г. Съвременният пилотиран космически кораб е преди всичко неразделна част от определена програма. Няма смисъл да се разработва нов кораб, без да имате представа за задачите на неговата експлоатация. Нови американски космически кораби се проектират не само за доставка на товари и екипажи до МКС, но и за полет до Марс и Луната. Тези задачи обаче са толкова далеч от ежедневните земни грижи, че в следващите години едва ли можем да очакваме значителни пробиви в областта на космонавтиката.

Както си спомняте, последното изстрелване на американската совалка беше извършено от НАСА през 2011 г. Така Съединените щати загубиха възможността да доставят своите астронавти и товари в открития космос. Но това не продължи дълго.

Ново поколение частни орбитални и суборбитални космически кораби започна да се появява на хоризонта. Каним ви да разгледате най-обещаващия частен космически кораб, предназначен да превозва екипаж и товари.

Космически кораб Lynx

Lynx на XCOR Aerospace е суборбитален космически самолет за 2 души. Той е проектиран да излита и каца на нормална летищна писта. Освен за платени туристически полети, това космическо превозно средство е предназначено и за провеждане на научни експерименти по време на краткосрочни полети.

След успешното приключване на тестовете космическият кораб Lynx ще даде възможност на туристите, платили $95 000, да се издигнат с пилот на височина от 100 километра над земното кълбо и да се любуват на гледките на Земята на границата между космоса и атмосферата, т.к. както и да изпитате състояние на безтегловност.

SpaceShipTwo е частен суборбитален космически кораб, който може да превозва 6 пътници и 2 члена на екипажа. Максималната височина на полета на този кораб, според авиоконструктора Берт Рутан, се очаква да бъде 160-320 км. Това ще позволи да се увеличи времето, прекарано в безтегловност, до 6 минути. Цената на билета за пътуване с космическия кораб SpaceShipTwo ще бъде приблизително $200 000. Първият тестов полет е извършен през 2010 г. Търговската му експлоатация ще се осъществи след поредица от тестове.

Armadillo Aerospace, която разработи космическия кораб за суборбитални полети, е основана от най-големия мултимилионер Джон Кармак, който е съосновател на компанията, пуснала популярните компютърни игри Quake, Wolfenstein 3D и DOOM. Този космически кораб ще има място за двама пътници. Space Adventures си партнира с Armadillo Aerospace, за да продава билети за космически кораби за $110 000 и дори ще бъде възможно да летите около Луната за $100 000 000.

Американската компания Bigelow Aerospace разработва частен орбитален космически комплекс, чието изстрелване е планирано за края на 2015 г. Тази станция е предназначена не само за космически туризъм, но и за научни изследвания. Два пилотни модула вече бяха стартирани през 2006 и 2007 г. Технологията на производство на новата станция от Bigelow Aerospace се пази в най-строга тайна. Известно е само, че повърхността на модула съдържа 20 слоя, черупката може да издържи на температури от -120 до +120 градуса по Целзий, а тази станция също така е в състояние да издържи удара на много голямо космическо тяло.

Проектът за изстрелване на ракети Stratolaunch беше стартиран съвместно от съоснователя на Microsoft Пол Алън и космическия технолог Берт Рутен. Размахът на крилата на този огромен самолет ще бъде цели 117 метра, а теглото ще бъде около 544 тона. Целта му е да издигне в космоса ракета, която тежи 222 тона. Основната цел на дизайна на Stratolaunch е да доставя товари и сателити в открития космос, като също така се планира да бъдат изпратени астронавти на този самолет. Първото пускане в експлоатация на самолета се очаква през 2016 г.

Разработката на система за извеждане на астронавти в ниска орбита започна компанията Liberty Launch Vehicle съвместно с Lockheed Martin и Astrium. Подобрена ракета Liberty с размери 91 метра ще достави в орбита капсула с до 7 пътници. Изстрелването на първия астронавт е планирано за по-късно тази година. Ако този проект е успешен, търговските полети могат да се извършват от 2016 г.

Blue Origin е частна космическа компания, създадена за космически туризъм от Джефри Безос, основател на Amazon.com. Неговият космически кораб ще може да превозва около 7 души и освен това товар. Компанията също така разработва първа степен на ракетата за многократна употреба, за да намали разходите за изстрелване. Редовни търговски полети са планирани за 2016-2018 г. В допълнение, компанията Blue Origin се занимава със създаването на суборбиталния космически кораб New Shepard, предназначен за екипаж от 3 души и товар. Полетните изпитания на този кораб вече са извършени в щата Тексас.

Този кораб беше представен от Сиера Невада, която получи повече от 100 милиона долара от НАСА в подкрепа на своите проекти. Dream Chaser е малък космически кораб, способен да превозва 7 астронавти и да ги доставя на ниска орбита. Този проект се основава на разработки на НАСА, които са на повече от 20 години. Предполага се, че изстрелването на кораба е вертикално, а кацането - хоризонтално, като совалка. През 2016 г. космическият кораб Dream Chaser може вече да е готов за полети.

Нискоорбиталният космически кораб CST-100 се разработва от Boeing. В него могат да се настанят 7 астронавти. НАСА активно финансира този проект. Държавата вече е инвестирала в него над $100 000. Корабът CST-100 ще може да извърши меко кацане в случай на авария. Началото на безпилотните полети е планирано още тази година, а през 2017 г. ще бъде извършен пилотиран орбитален полет с екипаж от 2 души.

Dragon досега е единственият оперативен космически товарен автомобил в света, който може да се върне на Земята. Той е разработен от SpaceX по поръчка на НАСА, която е инвестирала повече от милиард долара в този проект. Основната цел на космическия кораб Dragon е да доставя и връща полезни товари на Международната космическа станция. В бъдеще се планира да се доставят хора до гарата.

Благодарим ви, че разказахте на приятелите си за нас!