Ядерная энергодвигательная установка для российского космического корабля
Проблема пилотируемых полетов в дальний космос до настоящего времени являлась фактически неразрешимой. Использующиеся на данном этапе жидкостные ракетные двигатели совершенно не подходят |
Warp-двигатель межзвездного корабля
Современная космонавтика, к сожалению, может предложить не намного больше возможностей, чем полвека назад. Связано это в первую очередь с отсутствием необходимых силовых |
В дальний космос на ионных двигателях
Ионный двигатель - разновидность электрического ракетного двигателя. Его рабочим телом является ионизированный газ. Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне |
Тренажёрный зал в космосе
Полёты в космическое пространство стали обыденным явлением в нашей жизни. На международных орбитальных станциях космонавты находятся по несколько месяцев. Однако, привычная для |
Термоядерный ракетный двигатель – первые испытания
Ракетные двигатели, использующие энергию деления атомного ядра, давно являются объектом исследования российских и американских ученых. В этом нет ничего удивительного, ведь в |
Телепортация корабля: фантастика и реальность
Человек всегда стремился к звездам, но они чрезвычайно далеки от нас. Если полет к ним однажды состоится, то космический корабль, на котором |
Технология 3d печати: ракетный двигатель
Не секрет, что современные полеты в космос обходятся чрезвычайно дорого, и значительную часть стоимости составляет непосредственно процесс изготовления комплектующих ракет-носителей. НАСА испытали |
Сверхтяжелая ракета России
Уже в течении ряда лет в среде специалистов серьезно обсуждается вопрос, какой должна быть сверхтяжелая ракета России. На данном этапе вопрос перешел |
Станция с искусственной гравитацией
В России решено создать частную космическую станцию, которая будет иметь отсеки на основе искусственной гравитации. Все этапы ее строительства планируется завершить до |
Скафандр для прыжков из космоса
В настоящее время парашют воспринимается как что-то привычное и само собой разумеющееся. Безусловно, основная идея парашюта – это спасение человека в случае |
Система “Байкал”
Еще в 2001 году на 44-м авиакосмическом салоне в Ле Бурже был представлен технологический макет российского многоразового ускорителя "Байкал". Он представлял собой |
Российский скафандр 5-го поколения
Одной из отличительных особенностией авиационно-космического салона МАКС-2013 стал представленный на нем российский скафандр 5-го поколения «Орлан-МКС». Разработка принадлежит Научно-производственному предприятию «Звезда», традиционному |
Российский плазменный ракетный двигатель откроет путь к Марсу
В 2016 году НПО Энергомаш и НИЦ Курчатовский институт объявили о намерении реализовать проект безэлектродного плазменного ракетного двигателя. Учитывая намерение ведущих космических |
Робот из металлического стекла
Металлическое стекло является относительно новым материалом, сочетающим в себе особенности структуры металла и стекла. Суть технологии заключается в формировании сплава из строго |
Ракетный двигатель EmDrive: полет без рабочего тела
Информационные агентства распространили сообщение об успешном испытании специалистов NASA ракетного двигателя EmDrive. Подробного описания принципа действия данного двигателя не приводится,однако заявляется лишь |
Ракета-носитель “Ангара”
Еще в 1995 году в России утвержден проект по созданию нового поколения носителей для выведения в космос различных грузов с массами от |
Проект МРКС-1
Специалисты аэрокосмической отрасли едины во мнении, что существующие ракеты-носители в качестве средств доставки на орбиту себя практически исчерпали. Требуются принципиально новые подходы, |
Проект ”Спираль”
В ответ на работы, начатые США по созданию космического самолета в 60е годы XX века, руководство Советского Союза приняло решение о начале аналогичных |
Проект “Прометей”
Мысль об использовании энергии атомного ядра для космических полетов высказал еще Циолковский. Однако при его жизни никто еще никто не представлял, как |
Проект МАКС
В 1982 году, еще до полета системы «Буран-Энергия», Генеральный конструктор НПО «Молния» Глеб Лозино-Лозинский, проанализировал перспективы создания авиационно-космических систем. Он обобщил опыт |
Проект корабля Орион
Проект Орион представляет собой амбициозную идею построить космический корабль, движущей силой которого были бы взрывы ядерной бомбы. Эта идея была разработана еще |
Проект “Буран”: будущее, которое не наступило
Проект "Буран" стартовал в 1976 году. В США тогда закрыли программу тяжелых ракет и орбитальных станций и поспешно создавали "Спейс Шаттл". Испуганный |
Проект Ан-325
Те, кто разбирается в самолетах, наверняка, с самого начала захочет нас поправить, и сказать, что никакого Ан-325 не существует и не существовало |
Правда об НЛО
Неопознанный летающий объект, часто сокращенно НЛО или UFO - это необычная очевидная аномалия в небе, которую сложно идентифицировать наблюдателю. НЛО - это |
Полет в космос - космический лифт
Полеты в космос пока еще чрезвычайно дороги, опасны и разрушительны для окружающей среды. Ракеты с химическими двигателями не позволяют кардинально изменить ситуацию, |
Полет к Марсу в 2021 году
Группа молодыхспециалистов из России сделала сенсационное заявление, объявив, что уже к 2021году они смогут обеспечить пилотируемый полет к Марсу и Венере. В |
Почему не внедряется квантовый двигатель Леонова
В печати периодически появляются заметки о неизвестной разработке Брянского ученого Владимира Семеновича Леонова. Автор Теории Суперобъединения по сути предложил проект антигравитационного двигателя, |
Плазменный двигатель для межпланетного космического корабля
В рамках освоения Луны, Марса и других объектов межпланетного пространства перед российской космонавтикой была поставлена задача создания космических аппаратов, использующих качественно новые |
Перспективы ракеты Ангара
Новая российская тяжёлая ракета-носитель Ангара-А5 cтартовала 23 декабря с космодрома Плесецк. Она выведет на геостационарную орбиту грузомакет космического аппарата массой две тонны. |
Перспективы авиационно-космической техники
Сравнительно недавно интересы специалистов в области авиационно-космической техники стали концентрироваться на концепции использования воздушно-космического самолета (ВКС). Некоторые исследователи считают, что определенный тип |
Американская мафия
Астронавты и тайны Луны
Климатическое оружие - оружие массового поражения
Правда о машине времени
Самый лучший аттракцион в мире
Адреналин помогает человеку становится сильнее и быстрее. Под его действием жизненные проблемы решаются легче, слабость снимает как рукой. По мнению...
Американская Статуя Свободы – богиня Геката
У побережья Нью-Йорка из воды возвышается грандиозное сооружение, известное, пожалуй, всему миру – Статуя Свободы. Полное название этой скульптуры...
Путешествие в Барселону
Взять экскурсию в Барселоне — вполне доступное удовольствие, маршруты разработаны на любой вкус. Все достопримечательности Барселоны можно разделить на несколько категорий: ...
GPS-системы спутникового наблюдения за людьми
Спутниковое наблюдение за людьми уже давно источником дискуссий в корпоративном сообществе. Достижения в области технологий предоставляют множество вариантов работодателю...
Почему Мертвое море так называется?
Вдоль границы Израиля и Иордании простирается одно из самых интересных мест в мире - Мёртвое море. Его далеко не песчаные берега...
Амазонка - самая длинная река в мире
Самая длинная река в мире, считая от истока до устья – это Амазонка, длина которой 4,345 км от Перуанских Анд...
Испания известна своим национальным танцем фламенко, национальным блюдом паэльей, поющими...
Народные приметы о жемчуге
В первую очередь, жемчуг является невероятно красивым камнем, который был...
История еды древних славян
Древние славяне, как и многие народы того времени, верили, что множество...
Ядерная крылатая ракета Буревестник – характеристики и перспективы
Акулы в Балтийском море
Как-то получилось, что из акул в Балтийском море представлены лишь...
Как сделать мореный дуб в домашних условиях
Мореный дуб – прекрасный строительный материал. Его необычный цвет очень...
В феврале Space X осуществила запуск тяжёлой ракеты-носителя Falcon Heavy. Главу компании, Илона Маска, принято считать гением и "визионером", но даже его фантазии по колонизации Марса меркнут по сравнению с проектами, работа над которыми уже вовсю идёт.
Шахтёры на метеорите
Делать деньги в космосе - относительно новая идея. Сложно рассчитывать на то, что большой бизнес будет заинтересован в сугубо научных изысканиях, поэтому будущее космической отрасли кроется именно в увеличении коммерческих проектов - ведь освоение просторов Америки также было продиктовано не столько тягой к знаниям, сколько жаждой наживы.
Добыча ресурсов на астероиде - наиболее смелая и амбициозная из всех возможных идей обогатиться за счёт внеземных ресурсов. Наиболее яркий пример зарождения новой отрасли - американские компании Deep Space Industries и Planetary Resources, на проекты которых правительство Люксембурга выделило 200 миллионов долларов.
По существующим проектам, добыча на астероидах будет проходить в несколько этапов: обнаружение потенциально "интересных" небесных тел, проведение дистанционного анализа/взятия проб, и, в случае, если астероид будет признан "стоящим", добыча на нём ископаемых.
Разработка ресурсов на метеорите - не просто фантазии: зонд компании Planetary Resources, Arkyd-6 в начале года был успешно на орбиту Земли. Он является своего рода модулем, который отработает технологию обнаружения потенциально годных для разработки небесных тел. Далее в компании планируют вывести на орбиту аппарат Arkyd-100 - полноценный спутник, полностью оборудованный для обнаружения метеоритов, после этого напрямую к небесному телу будут отправлены Arkyd-200 и Arkyd-300, целью которых станет разведка в непосредственной близости к небесному телу.
После этих предварительных приготовлений планируется отправка к небесному телу добывающих кораблей, работающих в автоматическом режиме. Первым опытом космического бурения, по прогнозам Planetary Resources, человечество сможет похвастаться уже к 2030 году.
В чём выгода от промышленной разработки астероидов? Во-первых, на них можно добывать воду и водосодержащие вещества - необходимое сырьё для производства ракетного топлива прямо в космосе.
А во-вторых, такие небесные тела могут содержать массу элементов, крайне редко встречающихся не Земле. К примеру, астероид 2011 UW158, пролетевший мимо нашей планеты в 2015 году, содержал в себе платины на $5 триллионов.
Лунные похороны
Человек не вечен, и его путь после жизни должен быть пересмотрен в космическую эру. Во всяком случае, в этом убеждены в компании Elysium Space , которая планирует предложить услугу отправки праха усопших на Луну.
Вместо того чтобы смотреть себе под ноги, вспоминая своих близких и друзей, мы можем поднять взгляд вверх к вечным чудесам ночного неба, зная, что дорогие нам люди всегда с нами, - говорится на сайте компании.
Для того чтобы воспользоваться необычной услугой, в компании разработали специальные мини-урны, куда помещается часть праха, который затем запускается в космос.
В Elysium Space предлагают два варианта "космических похорон": первый, ценой в $2500 под названием "Падающая звезда", предполагает вывод праха на орбиту Земли, где он проведёт порядка двух лет и будет доступен для отслеживания в реальном времени с помощью приложения смартфона. Второй - доставку праха на Луну, где он будет покоиться "всю вечность".
Дата запуска корабля Star II, который выведет мини-урны на орбиту, не уточняется, в то время как зонд Lunar I должен устремиться к спутнику Земли уже в 2019 году.
Дрон и подлодка на спутнике Сатурна
В отличие от рассмотренных выше проектов и компаний, американское аэрокосмическое агентство NASA сосредотачивается в большей степени на исследовательских миссиях, которые, как выяснилось, требуют всё большей фантазии и смелости. В число таких проектов входит отправка дрона и подводной лодки на спутник Сатурна Титан - небесного тела, на котором, как учёные, наиболее вероятно возникновение и развитие жизни.
Проект "Стрекоза" (Dragonfly) был разработан в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса и является одним из двух финалистов конкурса на лучший проект космических миссий по программе по исследованию Солнечной системы New Frontiers.
В отличие от стандартных "роверов", передвигающихся с помощью колёс, "Стрекоза" - летающий зонд, он передвигается в плотной атмосфере Титана, задействуя винты, которые поднимают аппарат над поверхностью спутника.
Ещё одной отличительной особенность проекта является то, что зонд будет работать на ядерной энергетической установке.
На поверхности Титана реки, озёра и целые океаны, состоящие из углеводородов. Исследование загадок спутника Сатурна немыслимо без погружения внутрь этой пучины.
Именно поэтому NASA планирует создать и снарядить "космическую подлодку". Работу над проектом ведут специалисты из Университета штата Вашингтон, воссоздавшие условия, с которыми предстоит столкнуться аппарату на Титане с целью исследовать возможное воздействие малоизученной среды спутника на аппарат.
В частности, учёным уже удалось выяснить, что "углеводородные водоёмы" замерзают при температуре –198 °C, а значит, шанс, что подлодка столкнётся с подобием айсберга, минимален - это существенно упрощает задачу по конструированию подлодки, запуск которой к Титану намечен на ближайшие 20 лет.
Первый межзвёздный перелёт
Поиск жизни или её признаков в пределах Солнечной системы - одна из первоочередных задач современной науки, но это не значит, что человечество навсегда отказывается от полётов к звёздам.
Инициатива Breakthrough Starshot, российским миллиардером Юрием Мильнером и знаменитым британским астрофизиком Стивеном Хокингом, подразумевает отправку наноспутников на лазерных парусах к альфе Центавра - ближайшей к Солнцу звёздной системе.
Альфа Центавра находится на расстоянии порядка 4,37 световых лет. Преодолеть огромные межзвёздные расстояния наноспутники, в отличие от больших кораблей, смогут за счёт своей сверхмалой массы с гораздо большей скоростью - около 20% от скорости света.
Для воплощения проекта в реальность Мильнер выделил $100 миллионов. Необходимые технологии ещё не существуют, но, по мнению учёных, у человечества есть все возможности достигнуть альфы Центавра до конца XXI века.
Космический лифт
Один из самых амбициозных проектов будущего, который радикально и навсегда изменит судьбу и подход человечества к видению себя, - космический лифт.
Впервые идея космического лифта была сформулирована российским учёным Константином Циолковским. Условно космический лифт представляет собой конструкцию, на которой трос удерживается одним концом на поверхности планеты, а другим - в неподвижной относительно Земли точке на орбите.
Центр масс такого лифта должен находиться на высоте около 36 тысяч километров. Трос лифта должен быть изготовлен из материала, обладающего чрезвычайно высоким отношением предела прочности к удельной плотности - наиболее подходящим для строительства космического лифта материалом являются углеродные нанотрубки, часто называемые материалом XXI века.
Тем не менее технология получения нанотрубок в промышленных количествах и их последующего сплетения в кабель лишь начинает разрабатываться.
Почему космический лифт оказался в списке амбициозных, но всё же более или менее близких в реализации проектов?
Компания Obayashi обещает создать космический лифт уже к 2050 году.
В ноябре прошлого года во время TVIW (астрономического семинара в Теннесси, посвященного межзвездным перелетам) Роб Суинни – бывший командир эскадрильи Королевских Военно-воздушных сил, инженер и магистр наук, ответственный за проект «Икар» - представил доклад о работе, проделанной над проектом за последнее время. Суинни освежил в памяти публики историю «Икара»: от вдохновения идеями проекта «Дедал», освещенными в докладе BIS (Британское межпланетное общество – старейшая организация, поддерживающая космические исследования) в 1978, до совместного решения БИС и компании энтузиастов Tau Zero возобновить исследования в 2009 году, и до последних известий о проекте, датированных 2014 годом.
Оригинальный проект 78-го года имел простую по формулировке, но сложную в осуществлении цель – ответить на вопрос, поставленный Энрике Ферми: «Если существует разумная жизнь за пределами Земли, и межзвездные перелеты возможны, то почему нет доказательств наличия других инопланетных цивилизаций?». Исследования «Дедала» были направлены на разработку дизайна межзвездного космического корабля с использованием существующих технологий в разумных экстраполяциях. И результаты работы прогремели на весь научный мир: создание такого корабля действительно возможно. Доклад о проекте был подкреплен детальным планом корабля, использующего термоядерный синтез дейтерия-гелия-3 из предварительно заготовленных гранул. «Дедал» затем служил ориентиром для всех последующих разработок в сфере межзвездных перелетов в течение 30 лет.
Однако после такого долгого срока было необходимо пересмотреть идеи и технические решения, принятые в «Дедале», чтобы оценить, насколько они выдержали проверку временем. Кроме того, за этот период совершались новые открытия, изменение конструкции в соответствии с ними улучшило бы общие показатели корабля. Также организаторы хотели заинтересовать подрастающее поколение астрономией и строительством межзвездных космических станций. Новый проект был назван в честь Икара, сына Дедала, что, не смотря на негативный оттенок имени, соответствовало первым словам в отчете 78-го года:
«Мы надеемся, что этот вариант заменит собой будущий дизайн, аналог Икара, в котором найдут отображения последние открытия и технические инновации, чтобы Икар смог достичь еще непокоренных Дедалом высот. Надеемся, благодаря развитию наших идей настанет день, когда человечество буквально прикоснется к звездам».
Итак, «Икар» создан именно как продолжение «Дедала». Показатели старого проекта и по сей день выглядят весьма многообещающе, но все же должны быть доработаны и обновлены:
1) В «Дедале» использовались релятивистские пучки электронов для компрессии гранул топлива, но последующие исследования показали, что этот метод не способен дать необходимый импульс. Вместо него в лабораториях для термоядерного синтеза используют пучки ионов. Тем не менее, такой просчет, стоивший Национальному комплексу термоядерных реакций 20 лет работы и 4 миллиардов долларов, показал сложность обращения с термоядерным синтезом даже в идеальных условиях.
2) Главным препятствием, с которым столкнулся «Дедал» - Гелий-3. Его нет на Земле, и поэтому добывать его нужно из отдаленных от нашей планеты газовых гигантов. Этот процесс слишком дорогостоящий и сложный.
3) Еще одна проблема, которую придется решить «Икару» - брак информации об ядерных реакциях. Именно недостаток сведений дал возможность 30 лет назад сделать весьма оптимистичные расчеты воздействия облучения всего корабля гамма-лучами и нейтронами, без выброса которых не обойтись двигателю на термоядерном синтезе.
4) Тритий был использован в гранулах топлива для зажигания, но тепла от распада его атомов выделялось слишком много. Без должной системы охлаждения зажигание топлива будет сопровождаться зажиганием всего остального.
5) Декомпрессия баков с топливом вследствие опорожнения может стать причиной взрыва в камере сгорания. Для решения этой проблемы в конструкцию бака добавлены утяжелители, уравновешивающие давление в разных частях механизма.
6) Последняя сложность – обслуживание судна. По проекту, корабль оснащен парой роботов, похожих на R2D2, которые при помощи диагностических алгоритмов будут выявлять и устранять возможные повреждения. Такие технологии кажутся очень сложными даже сейчас, в компьютерную эру, что уж говорить о 70-х.
Новая команда дизайнеров уже не ограничена созданием маневренного корабля. Для исследования объектов «Икар» использует зонды, перевозимые на борту судна. Это не только упрощает задачу дизайнеров, но и значительно уменьшает время на изучение звездных систем. Вместо дейтерия-гелия-3, новый космический корабль работает на чистом дейтерий-дейтерие. Не смотря на больший выброс нейтронов, новое топливо не только увеличит КПД двигателей, но и избавит от необходимости добывать ресурсы с поверхности других планет. Дейтерий активно добывается из океанов и используется в АЭС, работающих на тяжелой воде.
Тем не менее, человечеству до сих пор не удалось получить контролируемую реакцию распада с выделением энергии. Затянувшаяся гонка лабораторий всего мира за экзотермическим ядерным синтезом тормозит проектирование корабля. Так что вопрос об оптимальном топливе для межзвездного судна остается открытым. В попытке найти решение в 2013 году был проведен внутренний конкурс среди подразделений БИС. Выиграла команда WWAR Ghost из Мюнхенского университета. Их дизайн основан на термоядерном синтезе при помощи лазера, который обеспечивает быстрое нагревание топлива до необходимой температуры.
Не смотря на оригинальность идеи и некоторых инженерных ходов, конкурсанты не смогли решить главную дилемму – выбор топлива. К тому же корабль-победитель огромен. Он превосходит по размерам «Дедала» в 4-5 раз, а другие методы термоядерного синтеза могут нуждаться в меньшем пространстве.
Соответственно, было принято решение продвигать 2 типа двигателей: основанный на термоядерном синтезе и базирующийся на пинче Беннета (плазменный двигатель). Кроме того, параллельно дейтерий-дейтерию рассматривают и старую версию с тритием-гелием-3. Фактически гелий-3 дает лучшие результаты в любом виде двигателей, так что ученые работают над способами его получения.
В работах всех участников конкурса прослеживается интересная зависимость: некоторые элементы конструкции (зонды для исследования окружающей среды, хранилища топлива, системы вторичного электропитания и прочие) любого корабля остаются неизменными. Однозначно можно утверждать следующее:
- Корабль будет горячим. Любой способ сжигания любого из представленных видов топлива сопровождается выбросом большого количества тепла. Дейтерий требует наличия массивной системы охлаждения из-за непосредственного выделения тепловой энергии во время реакции. Магнитно-плазменный двигатель будет создавать вихревые токи в окружающих металлах, также нагревая их. На Земле уже существуют радиаторы достаточной мощности, чтобы эффективно охлаждать тела температурой более 1000 C, осталось адаптировать их для нужд и условий звездолета.
- Судно будет колоссальных размеров. Одной из главных задач, поставленных перед проектом «Икар», было уменьшение габаритов, но со временем стало понятно, что для термоядерных реакций требуется много пространства. Даже варианты дизайна с самой маленькой массой весят десятки тысяч тонн.
- Корабль будет длинным. «Дедал» был весьма компактен, каждая его часть совмещалась с другой, как матрешка. В «Икаре» попытки минимизировать радиоактивное воздействие на судно привели к его удлинению (это хорошо продемонстрировано в проекте «Светлячок» за авторством Роберта Фриленда).
Роб Суинни сообщил, что к проекту «Икар» присоединилась группа из Университета Дрексела. «Новички» продвигают идею использования PJMIF (системы, основанной на струйной подаче плазмы при помощи магнитов, при этом плазма расслаивается, обеспечивая условия для ядерных реакций). Этот принцип на данный момент самый эффективный. По сути, это симбиоз двух методов ядерных реакций, он вобрал в себя все плюсы инерциального и магнитного термоядерного синтеза, такие как уменьшение массы конструкции, и значительное уменьшение стоимости. Их проект называется «Зевс».
После этой встречи состоялся TVIW, на котором Суинни обозначил предварительную дату завершения проекта «Икар» – август 2015 года. Последний доклад будет включать в себя упоминания о модификациях старых наработок «Дедала» и нововведениях, полностью созданных новой командой. Завершил семинар монолог Роба Суинни, в котором он сказал: «Загадки Вселенной ждут нас где-то там! Время выбираться отсюда!»
Интересно, что новый проект неразрывно связан со своим предшественником. Транспортом для доставки деталей и топлива на малую орбиту Земли во время строительства «Икара» может стать «Циклоп» - космический корабль малого радиуса действия, который разрабатывается под руководством Алана Бонда (одного из инженеров, трудившихся над «Дедалом»).
Солнечная система уже давно не представляет особого интереса для фантастов. Но, что удивительно, и у некоторых ученых наши «родные» планеты не вызывают особого вдохновения, хотя они еще практически не исследованы.
Едва прорубив окно в космос, человечество рвется в неведомые дали, причем уже не только в мечтах, как раньше.
Еще Сергей Королев обещал в скором времени полеты в космос «по профсоюзной путевке», но этой фразе уже полвека, а космическая одиссея по-прежнему удел избранных - слишком дорогое удовольствие. Однако же два года назад HACA запустило грандиозный проект 100 Year Starship,
который предполагает поэтапное и многолетнее создание научного и технического фундамента для космических полетов.
Эта беспрецедентная программа должна привлечь ученых, инженеров и энтузиастов со всего мира. Если все увенчается успехом, уже через 100 лет человечество будет способно построить межзвездный корабль, а по Солнечной системе мы будем перемещаться, как на трамваях.
Так какие же проблемы нужно решить, чтобы звездные полеты стали реальностью?
ВРЕМЯ И СКОРОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫ
Звездоплавание автоматических аппаратов кажется некоторым ученым почти решенной задачей, как это ни странно. И это при том, что совершенно нет никакого смысла запускать автоматы к звездам с нынешними черепашьими скоростями (примерно 17 км/с) и прочим примитивным (для таких неведомых дорог) оснащением.
Сейчас за пределы Солнечной системы ушли американские космические аппараты «Пионер-10» и «Вояджер-1», связи с ними уже нет. «Пионер-10» движется в сторону звезды Альдебаран. Если с ним ничего не случится, он достигнет окрестностей этой звезды... через 2 миллиона лет. Точно так же ползут по просторам Вселенной и другие аппараты.
Итак, независимо от того, обитаем корабль или нет, для полета к звездам ему нужна высокая скорость, близкая к скорости света. Впрочем, это поможет решить проблему полета только к самым близким звездам.
«Даже если бы мы умудрились построить звездный корабль, который сможет летать со скоростью, близкой к скорости света, - писал К. Феоктистов, - время путешествий только по нашей Галактике будет исчисляться тысячелетиями и десятками тысячелетий, так как диаметр ее составляет около 100 000 световых лет. Но на Земле-то за это время пройдет намного больше».
Согласно теории относительности, ход времени в двух движущихся одна относительно другой системах различен. Так как на больших расстояниях корабль успеет развить скорость очень близкую к скорости света, разница во времени на Земле и на корабле будет особенно велика.
Предполагается, что первой целью межзвездных полетов станет альфа Центавра (система из трех звезд) - наиболее близкая к нам. Со скоростью света туда можно долететь за 4,5 года, на Земле за это время пройдет лет десять. Но чем больше расстояние, тем сильней разница во времени.
Помните знаменитую «Туманность Андромеды» Ивана Ефремова? Там полет измеряется годами, причем земными. Красивая сказка, ничего не скажешь. Однако эта вожделенная туманность (точнее, галактика Андромеды) находится от нас на расстоянии 2,5 миллиона световых лет.
По некоторым расчетам, путешествие займет у космонавтов более 60 лет (по звездолетным часам), но на Земле-то пройдет целая эра. Как встретят космических «неадертальцев» их далекие потомки? Да и будет ли жива Земля вообще? То есть возвращение в принципе бессмысленно. Впрочем, как и сам полет: надо помнить, что мы видим галактику туманность Андромеды такой, какой она была 2,5 млн лет назад - столько идет до нас ее свет. Какой смысл лететь к неизвестной цели, которой, может, уже давно и не существует, во всяком случае, в прежнем виде и на старом месте?
Значит, даже полеты со скоростью света обоснованны только до относительно близких звезд. Однако аппараты, летящие со скоростью света, живут пока лишь в теории, которая напоминает фантастику, правда, научную.
КОРАБЛЬ РАЗМЕРОМ С ПЛАНЕТУ
Естественно, в первую очередь ученым пришла мысль использовать в двигателе корабля наиболее эффективную термоядерную реакцию - как уже частично освоенную (в военных целях). Однако для путешествия в оба конца со скоростью, близкой к световой, даже при идеальной конструкции системы, требуется отношение начальной массы к конечной не менее чем 10 в тридцатой степени. То есть звездолет будет походить на огромный состав с топливом величиной с маленькую планету. Запустить такую махину в космос с Земли невозможно. Да и собрать на орбите - тоже, недаром ученые не обсуждают этот вариант.
Весьма популярна идея фотонного двигателя, использующего принцип аннигиляции материи.
Аннигиляция - это превращение частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. Наиболее изучена аннигиляция электрона и позитрона, порождающая фотоны, энергия которых и будет двигать звездолет. Расчеты американских физиков Ронана Кина и Вей-мин Чжана показывают, что на основе современных технологий возможно создание аннигиляционного двигателя, способного разогнать космический корабль до 70% от скорости света.
Однако дальше начинаются сплошные проблемы. К сожалению, применить антивещество в качестве ракетного топлива очень непросто. Во время аннигиляции происходят вспышки мощнейшего гамма-излучения, губительного для космонавтов. Кроме того, контакт позитронного топлива с кораблем чреват фатальным взрывом. Наконец, пока еще нет технологий для получения достаточного количества антивещества и его длительного хранения: например, атом антиводорода «живет» сейчас менее 20 минут, а производство миллиграмма позитронов обходится в 25 миллионов долларов.
Но, предположим, со временем эти проблемы удастся разрешить. Однако топлива все равно понадобится очень-очень много, и стартовая масса фотонного звездолета будет сравнима с массой Луны (по оценке Константина Феоктистова).
ПОРВАЛИ ПАРУС!
Наиболее популярным и реалистичным звездолетом на сегодняшний день считается солнечный парусник, идея которого принадлежит советскому ученому Фридриху Цандеру.
Солнечный (световой, фотонный) парус - это приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.
В 1985 году американским физиком Робертом Форвардом была предложена конструкция межзвездного зонда, разгоняемого энергией микроволнового излучения. Проектом предусматривалось, что зонд достигнет ближайших звезд за 21 год.
На XXXVI Международном астрономическом конгрессе был предложен проект лазерного звездолета, движение которого обеспечивается энергией лазеров оптического диапазона, расположенных на орбите вокруг Меркурия. По расчетам, путь звездолета этой конструкции до звезды эпсилон Эридана (10,8 световых лет) и обратно занял бы 51 год.
«Маловероятно, что по данным, полученным в путешествиях по нашей Солнечной системе, мы сможем существенно продвинуться вперед в понимании мира, в котором мы живем. Естественно, мысль обращается к звездам. Ведь раньше подразумевалось, что полеты около Земли, полеты к другим планетам нашей Солнечной системы не являются конечной целью. Проложить дорогу к звездам представлялось главной задачей».Эти слова принадлежат не фантасту, а конструктору космических кораблей и космонавту Константину Феоктистову. По мнению ученого, ничего особо нового в Солнечной системе уже не обнаружится. И это при том, что человек пока долетел только до Луны...
Однако за пределами Солнечной системы давление солнечного света приблизится к нулю. Поэтому существует проект разгона солнечного парусника лазерными установками с какого-нибудь астероида.
Все это пока теория, однако первые шаги уже делаются.
В 1993 году на российском корабле «Прогресс М-15» в рамках роекта «Знамя-2» был впервые развернут солнечный парус 20-метровой ширины. При стыковке «Прогресса» со станцией «Мир» ее экипаж установил на борту «Прогресса» агрегат развертывания отражателя. В итоге отражатель создал яркое пятно 5 км в ширину, которое прошло через Европу в Россию со скоростью 8 км/с. Пятно света имело светимость, примерно эквивалентную полной Луне.
Итак, преимущество солнечного парусника - отсутствие топлива на борту, недостатки - уязвимость конструкции паруса: по сути, это тонкая фольга, натянутая на каркас. Где гарантия, что по дороге парус не получит пробоин от космических частиц?
Парусный вариант может подойти для запуска автоматических зондов, станций и грузовых кораблей, но непригоден для пилотируемых полетов с возвратом. Существуют и другие проекты звездолетов, однако они, так или иначе, напоминают вышеперечисленные (с такими же масштабными проблемами).
СЮРПРИЗЫ В МЕЖЗВЕЗДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Думается, путешественников во Вселенной поджидает множество сюрпризов. К примеру, едва высунувшись за пределы Солнечной системы, американский аппарат «Пионер-10» начал испытывать силу неизвестного происхождения, вызывающую слабое торможение. Высказывалось много предположений, вплоть до о неизвестных пока эффектах инерции или даже времени. Однозначного объяснения этому феномену до сих пор нет, рассматриваются самые различные гипотезы: от простых технических (например, реактивная сила от утечки газа в аппарате) до введения новых физических законов.
Другой аппарат, «Вояд-жер-1», зафиксировал на границе Солнечной системы область с сильным магнитным полем. В нем давление заряженных частиц со стороны межзвездного пространства заставляет поле, создаваемое Солнцем, уплотняться. Также аппарат зарегистрировал:
- рост количества высокоэнергетических электронов (примерно в 100 раз), которые проникают в Солнечную систему из межзвездного пространства;
- резкий рост уровня галактических космических лучей - высокоэнергетических заряженных частиц межзвездного происхождения.
Пространство между звездами не пустое. Везде есть остатки газа, пыли, частицы. При попытке движения со скоростью, близкой к скорости света, каждый столкнувшийся с кораблем атом будет подобен частице космических лучей большой энергии. Уровень жесткой радиации при такой бомбардировке недопустимо повысится даже при полетах к ближайшим звездам.
А механическое воздействие частиц при таких скоростях уподобится разрывным пулям. По некоторым расчетам, каждый сантиметр защитного экрана звездолета будет непрерывно обстреливаться с частотой 12 выстрелов в минуту. Ясно, что никакой экран не выдержит такого воздействия на протяжении нескольких лет полета. Или должен будет иметь неприемлемую толщину (десятки и сотни метров) и массу (сотни тысяч тонн).
Собственно, тогда звездолет будет состоять в основном из этого экрана и топлива, которого потребуется несколько миллионов тонн. В силу этих обстоятельств полеты на таких скоростях невозможны, тем паче, что по дороге можно нарваться не только на пыль, но и на что-то покрупнее, или попасть в ловушку неизвестного гравитационного поля. И тогда гибель опять-таки неминуема. Таким образом, если и удастся разогнать звездолет до субсветовой скорости, то до конечной цели он не долетит - слишком много препятствий встретится ему на пути. Поэтому межзвездные перелеты могут осуществляться лишь с существенно меньшими скоростями. Но тогда фактор времени делает эти полеты бессмысленными.
Получается, что решить проблему транспортировки материальных тел на галактические расстояния со скоростями, близкими к скорости света, нельзя. Бессмысленно ломиться через пространство и время с помощью механической конструкции.
КРОТОВАЯ НОРА
Фантасты, стараясь побороть неумолимое время, сочинили, как «прогрызать дырки» в пространстве (и времени) и «сворачивать» его. Придумали разнообразные гиперпространственные скачки от одной точки пространства до другой, минуя промежуточные области. Теперь к фантастам присоединились ученые.
Физики принялись искать экстремальные состояния материи и экзотические лазейки во Вселенной, где можно передвигаться со сверхсветовой скоростью вопреки теории относительности Эйнштейна.
Так появилась идея кротовой норы. Эта нора осуществляет смычку двух частей Вселенной подобно прорубленному тоннелю, соединяющему два города, разделенные высокой горой. К сожалению, кротовые норы возможны только в абсолютном вакууме. В нашей Вселенной эти норки крайне неустойчивы: они попросту могут сколлапсировать до того, как туда попадет космический корабль.
Однако для создания стабильных кротовых нор можно использовать эффект, открытый голландцем Хендриком Казимиром. Он заключается во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых колебаний в вакууме. Оказывается, вакуум не совсем пуст, в нем происходят колебания гравитационного поля, в котором спонтанно возникают и исчезают частицы и микроскопические кротовые норы.
Остается только обнаружить одну из нор и растянуть ее, поместив между двумя сверхпроводящими шарами. Одно устье кротовой норы останется на Земле, другое космический корабль с околосветовой скоростью переместит к звезде - конечному объекту. То есть звездолет будет как бы пробивать тоннель. По достижении звездолетом пункта назначения кротовая нора откроется для реальных молниеносных межзвездных путешествий, продолжительность которых будет исчисляться минутами.
ПУЗЫРЬ ИСКРИВЛЕНИЯ
Сродни теории кротовых нор пузырь искривления. В 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре выполнил расчеты согласно уравнениям Эйнштейна и нашел теоретическую возможность волновой деформации пространственного континуума. При этом пространство будет сжиматься перед космическим кораблем и одновременно расширяться позади него. Звездолет как бы помещается в пузырь искривления, способный передвигаться с неограниченной скоростью. Гениальность идеи состоит в том, что космический корабль покоится в пузыре искривления, и законы теории относительности не нарушаются. Движется при этом сам пузырь искривления, локально искажающий пространство-время.
Несмотря на невозможность перемещаться быстрее света, ничто не препятствует перемещению пространства или распространению деформации пространства-времени быстрее света, что, как полагают, и происходило сразу после Большого взрыва при образовании Вселенной.
Все эти идей пока не укладываются в рамки современной науки, однако в 2012 году представители НАСА заявили о подготовке экспериментальной проверки теории доктора Алькубьерре. Как знать, может, и теория относительности Эйнштейна когда-нибудь станет частью новой глобальной теории. Ведь процесс познания бесконечен. А значит, однажды мы сможем прорваться чрез тернии к звездам.
Ирина ГРОМОВА
В 2011 году США прекратили эксплуатацию комплекса Space Transportation System с многоразовым кораблем Space Shuttle, в результате чего единственным средством доставки космонавтов на Международную космическую станцию стали российские корабли семейства «Союз». В течение нескольких следующих лет такая ситуация будет сохраняться, а после ожидается появление новых кораблей, способных конкурировать с «Союзами». Новые разработки в области пилотируемой космонавтики создаются как в нашей стране, так и за рубежом.
Российская «Федерация»
За последние десятилетия российская космическая отрасль несколько раз предпринимала попытки создания перспективного пилотируемого корабля, пригодного для замены «Союзов». Однако эти проекты до сих пор не привели к ожидаемым результатам. Самой новой и многообещающей попыткой заменить «Союз» является проект «Федерация», предлагающий строительство многоразовой системы в пилотируемом и грузовом исполнении.
Макеты корабля "Федерация". Фото Wikimedia Commons
В 2009 году ракетно-космическая корпорация «Энергия» получила заказ на проектирование космического аппарата, обозначенного как «Перспективная пилотируемая транспортная система». Название «Федерация» появилось только через несколько лет. До недавнего времени РКК «Энергия» занималось разработкой требуемой документации. Строительство первого корабля нового типа началось в марте прошлого года. Вскоре готовый образец приступит к испытаниям на стендах и полигонах.
В соответствии с последними оглашенными планами, первый космический полет «Федерации» состоится в 2022 году, и корабль отправит на орбиту груз. На 2024-й запланирован первый полет с экипажем на борту. Уже после проведения требуемых проверок корабль сможет выполнить более смелые миссии. Так, во второй половине следующего десятилетия могут состояться беспилотный и пилотируемый облеты Луны.
Корабль, состоящий из многоразовой возвращаемой грузопассажирской кабины и одноразового агрегатно-двигательного отсека, сможет иметь массу до 17-19 т. В зависимости от поставленных целей и полезной нагрузки, он сможет брать на борт до шести космонавтов или 2 т груза. При возвращении в спускаемом аппарате может находиться до 500 кг груза. Известно о проработке нескольких версий корабля для решения разных задач. Имея соответствующую конфигурацию, «Федерация» сможет отправлять на МКС людей или грузы, либо работать на орбите самостоятельно. Также корабль предполагается использовать в будущих полетах к Луне.
Американская космическая отрасль, несколько лет назад оставшаяся без «Шаттлов», возлагает большие надежды на перспективный проект Orion, представляющий собой развитие идей закрытой программы Constellation. К разработке этого проекта привлечены несколько ведущих организаций, как американских, так и зарубежных. Так, за создание агрегатного отсека отвечает Европейское космическое агентство, а строить такие изделия будет компания Airbus. Американская наука и промышленность представлены агентством NASA и компанией Lockheed Martin.
Макет корабля Orion. Фото NASA
Проект «Орион» в его нынешнем виде был запущен в 2011 году. К этому времени НАСА успело выполнить часть работ по программе Constellation, но от нее пришлось отказаться. Определенные наработки перешли из этого проекта в новый. Уже 5 декабря 2014 года американским специалистам удалось провести первый испытательный запуск перспективного корабля в беспилотной конфигурации. Новые запуски пока не проводились. В соответствии с установленными планами, авторы проекта должны завершить необходимые работы, и только после этого можно будет начать новый этап испытаний.
Согласно актуальным планам, новый полет корабля Orion в конфигурации космического грузовика состоится только в 2019 году, после появления ракеты-носителя Space Launch System. Беспилотная версия корабля должна будет работать с МКС, а также выполнить облет Луны. С 2023 года на борту «Орионов» будут присутствовать астронавты. На вторую половину следующего десятилетия запланированы пилотируемые полеты большой продолжительности, в том числе с облетом Луны. В дальнейшем не исключается возможность использования системы Orion в марсианской программе.
Корабль с максимальной стартовой массой 25,85 т получит герметичный отсек объемом чуть менее 9 куб.м, что позволит ему перевозить достаточно крупные грузы или людей. На орбиту Земли можно будет доставлять до шести человек. «Лунный» экипаж будет ограничен четырьмя астронавтами. Грузовая модификация корабля будет поднимать до 2-2,5 т с возможностью безопасного возвращения меньшей массы.
CST-100 Starliner
В качестве альтернативы для корабля Orion может рассматриваться аппарат CST-100 Starliner, разрабатываемый компанией Boeing в рамках программы NASA Commercial Crew Transportation Capability. Проект предусматривает создание пилотируемого корабля, способного доставлять на орбиту и возвращать на землю несколько человек. За счет ряда особенностей конструкции, в том числе связанных с одноразовым применением техники, предполагается оснастить корабль сразу семью местами для астронавтов.
CST-100 на орбите, пока лишь в представлении художника. Рисунок NASA
«Старлайнер» создается с 2010 года компаниями Boeing и Bigelow Aerospace. Проектирование заняло несколько лет, и в середине текущего десятилетия предполагалось осуществить первый запуск нового корабля. Тем не менее, в связи с некоторыми затруднениями, испытательный старт несколько раз переносили. Согласно недавнему решению NASA, первый старт корабля CST-100 с грузом на борту должен состояться в августе текущего года. Кроме того, «Боинг» получил разрешение на выполнение пилотируемого полета в ноябре. По всей видимости, перспективный корабль в самое ближайшее время будет готов к испытаниям, и новые изменения графика уже не понадобятся.
От других проектов перспективных пилотируемых космических кораблей американской и зарубежной разработки «Старлайнер» отличается более скромными целями. По задумке создателей, этот корабль должен будет доставлять людей на МКС или на другие перспективные станции, разрабатываемые в настоящее время. Полеты за пределы земной орбиты не планируются. Все это снижает требования к кораблю и, как следствие, позволяет добиться заметной экономии. Меньшая стоимость проекта и сокращенные расходы на доставку астронавтов могут быть неплохим конкурентным преимуществом.
Характерной чертой корабля CST-100 являются достаточно большие размеры. Обитаемая капсула будет иметь диаметр чуть более 4,5 м, а полная длина корабля превысит 5 м. Полная масса – 13 т. Следует отметить, что крупные габариты будут использоваться для получения максимального внутреннего объема. Для размещения аппаратуры и людей разработан герметичный отсек объемом 11 куб.м. В нем можно будет установить семь кресел для астронавтов. В этом отношении корабль Starliner – если ему удастся дойти до эксплуатации – может стать одним из лидеров.
Dragon V2
Несколько дней назад агентство НАСА также определило сроки новых испытательных полетов космических кораблей от компании SpaceX. Так, на декабрь 2018 года назначен первый тестовый запуск пилотируемого корабля типа Dragon V2. Это изделие представляет собой переработанный вариант уже используемого «грузовика» Dragon, способный перевозить людей. Разработка проекта началась достаточно давно, но только сейчас он приближается к испытаниям.
Макет корабля Dragon V2 dj время презентации. Фото NASA
Проект Dragon V2 предусматривает использование переработанного грузового отсека, адаптированного для перевозки людей. В зависимости от требований заказчика, как утверждается, такой корабль сможет поднимать на орбиту до семи человек. Подобно своему предшественнику, новый «Дракон» будет многоразовым, и сможет совершать новые полеты после небольшого ремонта. Разработка проекта ведется в течение нескольких последних лет, но испытания еще не начались. Только в августе 2018 года SpaceX впервые запустит Dragon V2 в космос; этот полет пройдет без астронавтов на борту. Полноценный пилотируемый полет, в соответствии с указаниями NASA, запланирован на декабрь.
Компания SpaceX известна своими смелыми планами в отношении любых перспективных проектов, и пилотируемый космический корабль не является исключением. Сначала Dragon V2 предполагается использовать только для отправки людей на МКС. Также возможно использование такого корабля в самостоятельных орбитальных миссиях продолжительностью до нескольких суток. В отдаленном будущем планируется отправить корабль к Луне. Более того, с его помощью хотят организовать новый «маршрут» космического туризма: аппараты с пассажирами на коммерческой основе будут совершать облет Луны. Впрочем, это все пока является делом отдаленного будущего, а сам корабль еще даже не успел пройти все необходимые испытания.
При средних размерах корабль Dragon V2 имеет герметичный отсек объемом 10 куб.м и 14-кубовый отсек без герметизации. По данным компании-разработчика, он сможет доставлять на МКС чуть более 3,3 т груза и возвращать на Землю 2,5 т. В пилотируемой конфигурации в кабине предлагается устанавливать семь кресел-ложементов. Таким образом, новы «Дракон» сможет, как минимум, не уступать конкурентам по характеристикам грузоподъемности. Преимущества экономического характера предлагается получить за счет многоразового использования.
Космический корабль Индии
Вместе со странами-лидерами космической отрасли свои варианты пилотируемых космических кораблей пытаются создать и другие государства. Так, в ближайшем будущем может состояться первый полет перспективного индийского корабля с космонавтами на борту. Индийская организация космических исследований (ISRO) с 2006 года работает над собственным проектом корабля, и уже выполнила часть требуемых работ. По неким причинам, этот проект еще не получил полноценного обозначения и пока известен как «космический аппарат от ISRO».
Перспективный индийский корабль и его носитель. Рисунок Timesofindia.indiatimes.com
Согласно известным данным, новый проект ISRO предусматривает строительство сравнительно простого, компактного и легкого пилотируемого аппарата, похожего на первые корабли зарубежных стран. В частности, имеется определенное сходство с американской техникой семейства Mercury. Часть проектных работ была завершена еще несколько лет назад, и 18 декабря 2014 года состоялся первый запуск корабля с балластным грузом. Когда новый корабль доставит на орбиту первых космонавтов – неизвестно. Сроки этого события несколько раз смещались, и пока данные на этот счет отсутствуют.
Проект ISRO предлагает строительство капсулы массой не более 3,7 т с внутренним объемом в несколько кубических метров. С ее помощью планируется доставлять на орбиту трех космонавтов. Заявлена автономность на уровне недели. Первые миссии корабля будут связаны с нахождением на орбите, маневрированием и т.д. В дальнейшем индийские ученые планируют парные запуски со встречей и стыковкой кораблей. Впрочем, до этого пока еще далеко.
После освоения полетов на околоземную орбиту Индийская организация космических исследований предполагает создать несколько новых проектов. В планах создание многоразового корабля нового поколения, а также пилотируемые полеты к Луне, которые, вероятно, будут выполняться при сотрудничестве с зарубежными коллегами.
Проекты и перспективы
Перспективные пилотируемые космические корабли сейчас создаются в нескольких странах. При этом речь идет о разных предпосылках к появлению новых кораблей. Так, Индия намерена разработать первый собственный проект, Россия собирается заменить имеющиеся «Союзы», а Соединенные Штаты нуждаются в отечественных кораблях с возможностью перевозки людей. В последнем случае проблема проявляется так ярко, что NASA вынуждено разрабатывать или сопровождать сразу несколько проектов перспективной космической техники.
Несмотря на разные предпосылки к созданию, перспективные проекты почти всегда имеют схожие цели. Все космические державы собираются поставить в эксплуатацию новые собственные пилотируемые корабли, пригодные, как минимум, для орбитальных полетов. Одновременно с этим большая часть нынешних проектов создается с учетом достижения новых целей. После тех или иных доработок некоторые из новых кораблей должны будут выйти за пределы орбиты и отправиться, как минимум, к Луне.
Любопытно, что большая часть первых запусков новой техники запланирована на один и тот же период. С конца текущего десятилетия и до середины двадцатых годов сразу несколько стран намерены проверить на практике свои новейшие разработки. В случае получения желаемых результатов космическая отрасль заметно изменится к концу следующего десятилетия. Кроме того, благодаря предусмотрительности разработчиков новой техники, космонавтика получит возможность не только работать на орбите Земли, но и совершать полеты к Луне или даже готовиться к более смелым миссиям.
Перспективные проекты пилотируемых космических кораблей, создаваемых в разных странах, еще не успели дойти до стадии полноценных испытаний и полетов с экипажем на борту. Тем не менее, уже в этом году состоится несколько таких запусков, и в будущем такие полеты продолжатся. Развитие космической отрасли продолжается и дает желаемые результаты.
По материалам сайтов:
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://energia.ru/
http://space.com/
https://roscosmos.ru/
https://nasa.gov/
http://boeing.com/
http://spacex.com/
http://hindustantimes.com/