Анастасия Кириченко
Начинающий художник, настольный игроман и жуткий любитель природы

Прикоснуться к Солнцу, или несколько захватывающих космопроектов будущего

© Densegodnya.ru
© Densegodnya.ru

Не будем говорить о SpaceX с его "колонизацией Марса", ведь в мире назревает еще множество не менее амбициозных проектов.

Космический парусник

© breakthroughinitiatives.org
© breakthroughinitiatives.org

Концепция этой миссии, основанной Юрием Мильнером, заключается в создании удивительного летательного аппарата. Он смог бы достигнуть соседней звездной системы всего за 20 лет. Весной этого года были опубликованы спецификация и концепция корабля. Теперь у фонда есть все необходимое для начала строительства.

Полет планируется осуществить в несколько этапов. В первую очередь, предстоит вывести корабль на орбиту Земли. На его борту будет находиться больше тысячи миниатюрных спутников, соединенных воедино специальными сверхтонкими стропами. Далее корабль по очереди запускает эти спутники, они выстраиваются в систему, соединяясь с космическим парусом.

После этого за дело примутся мощнейшие наземные лазеры, которые помогут системе развить скорость около 20% от скорости света. Для сравнения, максимальная скорость космического корабля сейчас колеблется в пределах тысячных долей от скорости света.

Чтобы немного разобраться в устройстве и принципах работы корабля, Фрэнк Б. Бейрд, профессор науки Гарвардского университета и председатель консультативного комитета Breakthrough Starshot, так описал разработку:

Starshot — это инициатива отправить зонд в ближайшую звездную систему на 0,2 скорости света, чтобы он попал туда в течение человеческой жизни. Цель состоит в том, чтобы получить фотографии экзопланет, таких как Proxima b, которые находятся в обитаемой зоне ближайшей звезды Проксима Центавра, в четырех световых годах от нас.
Технология, принятая для выполнения этой задачи, использует мощный лазерный луч (100 Гбайт-ватт), "надавливающий" на легкий парус, к которому прикреплен электронный чип (с камерой, навигационными и коммуникационными устройствами). Соответствующая разработка технологий в настоящее время финансируется Мильнером.

Сама лазерная установка, приводящая в движение парус, называется Photon Engine, будет состоять из множества лучей. Ее прототип пока находится на стадии разработки, но в течение ближайших лет инициатива обещает представить рабочие модели и даже отправить их в путешествие по Солнечной системе. Да, именно в нашей системе будут проходить первые испытания и исследования Демо-версии корабля и паруса.

© Breakthrough Initiatives
© Breakthrough Initiatives

Как бы там ни было, это очень долгосрочный проект: в лучшем случае первый парус отправится к ближайшей звезде только через 30 лет. 

Кто знает, какие технологии будут открыты за это время. Возможно, в течение ближайших десятилетий человечество настолько приблизит свои корабли к скорости света, что в Breakthrough Starshot уже не будет необходимости.

Солнечный зонд Паркер

© Телеграф
© Телеграф

Этот космический исследовательский корабль будет запущен уже этим летом. Его миссия — максимально приблизиться к нашему светилу, буквально "прикоснуться к Солнцу". Если представить, что Земля находится на одном конце обычной измерительной линейки, а Солнце — на другом, то окажется, что Паркер должен приблизиться к звезде на расстояние нескольких сантиметров.

Раньше корабли никогда не подходили к Солнцу на такое близкое расстояние, поэтому Паркеру предстоит пройти немыслимое испытание. Ему нужно будет двигаться по газообразной среде с температурой в миллион градусов и более.

Как кораблю удастся сохранить целостность в столь агрессивном окружении? Почему он не расплавится, как масло, оставленное возле включенной варочной плиты?

Все дело в особенностях космического пространства и конструкции аппарата. В космосе высокие температуры, порядка нескольких тысяч градусов Цельсия, не являются редкостью. Но это не значит, что они раскаляют все окружающие объекты до этого значения. Иными словами, в космосе температура чувствуется иначе из-за низкой концентрации частиц.

Чтобы было понятнее, давайте проведем аналогию. Горячая вода и воздух одной и той же температуры чувствуются иначе. Чтобы доказать это, достаточно вспомнить, что окунуть руку в кипяток гораздо болезненнее и сложнее, чем достать что-то из духовки, несмотря на то, что температура в ней намного выше.

Кроме того, на носу корабля будет располагаться защитный экран.

© NASA Johns Hopkins APL Ed Whitman
© NASA Johns Hopkins APL Ed Whitman

Теплозащитный экран изготовлен из двух панелей из специального углеродного композита. Thermal Protection System, или TPS, имеет диаметр 2,4 м и толщину около 12 см. Прогнозируется, что за щитом на корпусе корабля температура едва ли будет превышать 30 градусов Цельсия. Это даже меньше, чем жарким июльским деньком.

Лицевая часть покрыта специальным белым напылением. Так конструкция будет отражать еще больше света и тепла.

Космическому кораблю предстоит пройти сквозь солнечную "корону". Это образование имеет экстремально высокую температуру при чрезвычайно низкой плотности. Благодаря тому, что тепло передают только молекулы, находясь в среде с температурой выше миллиона градусов, защитный экран едва ли нагреется до температуры более полутора тысяч градусов Цельсия.

Океаническая жизнь Европы

© Astronomy Magazine
© Astronomy Magazine

Нет, речь идет не о жизни в прибрежной области земного континента, а о ледяной луне Юпитера. Миссию к этому спутнику в 2020 году планируют совершить в НАСА.

Название предстоящего космического путешествия: Europa Clipper. В рамках миссии космический аппарат приблизится к поверхности тела на высоту 25 км. Во второй фазе исследования планируется взять пробы верхних слоев льда, чтобы доказать или опровергнуть теорию о том, что под коркой льда Европы скрывается жидкая вода.

Именно эта интрига и манит исследователей к космическому телу. Известно, что за Земле подводные микроорганизмы, обитающие на дне, могут жить в экстремальных условиях. Так почему бы и жизни на Европе не сохраниться хотя бы в таком примитивном виде?

В сентябре этого года завершатся дизайнерские и проектировочные работы, ознаменовывая начало строительства космических аппаратов. Уже сейчас тестируются солнечные панели и элементы научно-исследовательского оборудования.

© NASA
© NASA

Запуск исследовательской станции будет осуществлен на одной из трех ракет-носителей: Delta IV Heavy, SLS Block 1B или Falcon Heavy. Только к концу 2019 года, когда разработчики точно определятся с особенностями спутника, планируется выбрать подходящую ракету-носитель.

3D-печать двигателей и ракет: первый запуск

© ARC
© ARC

В 2021 году на орбиту земли может отправиться первая ракета, напечатанная Relativity Space на 3D-принтере. В прошлом году руководители компании амбициозно заявляли, что их детище не только является самым большим в мире изделием, изготовленным на 3D-принтере, но и может иметь вариативный дизайн.

Иными словами, разработчики могут "редактировать" ракету в зависимости от пожеланий заказчика. На изготовление одной ракеты понадобится не более двух месяцев, а за один полет она сможет выводить на орбиту целые созвездия небольших спутников.

© www.relativityspace.com
© www.relativityspace.com

От Relativity Space не хочет отставать и Additive Rocket Corp. В компании используют технологию с комбинированным инструментом. Этот инструмент называется генеративным дизайном. В рамках его использования компьютерные алгоритмы разрабатывают тысячи различных конструкций, которые соответствуют набору ограничений. Далее эти алгоритмы выбирают среди них оптимальные решения.

Комбинированные технологии, включающие 3D-печать, уже успешно используются в создании ракетных компонентов. Взять хотя бы Aerojet Rocketdyne, дочернее предприятие Additive Rocket Corp, работающее над печатью компонентов двигателя RL10.

Эта технология позволит в 2 раза снизить время и затраты на создание конструкций. В рамках соглашения Aerojet разрабатывают движущие элементы с совместным предприятием United Launch Alliance. Эта организация планирует использовать двигатели в своей ракете Vulcan.

3D-отпечатанные тяги камеры для следующего поколения ракетных двигателей RL10 проходят испытания на заводе Аэроджет Рокетдайн в Уэст-Палм-Бич, штат Флорида. 

При этом, чем меньше в производстве будет зависеть от человека, тем более надежными окажутся полученные системы. В принципе, сами двигатели лишь немногим отличаются от моделей сорокалетней давности. Да и цель у них совсем другая — не сделать что-то принципиально новое, а максимально рационализировать процесс производства, сделать двигатели надежнее, производительнее и доступнее.

Возьмем Rocket Lab. Здесь используют 3D-печать для всех основных компонентов двигателя Rutherford, питающего ракету Electron. И этот двигатель практически не отличается от своих предшественников.

Билеты в космос разбирают, как горячие пирожки

© ExtremeTech
© ExtremeTech

Пока космических туристов можно сосчитать на пальцах, но уже к концу этого года это число может возрасти в два раза. Этому поспособствует Virgin Galactic, которая в этом месяце завершила третий испытательный полет своего туристического космического самолета.

Билеты на первый коммерческий рейс уже распроданы. Каждый счастливчик заплатил за них $250 тыс. Это примерно в сто раз меньше, чем на поездку в космос туристы тратили до этого. Правда и программа "тура" от Virgin Galactic поскромнее. Еще сотни желающих уже забронировали места на последующих кратковременных рейсах на суборбитальное пространство.

В рамках испытаний VSS Unity взлетел на высоту около 52 км на скорости, в 2,5 раза превосходящую скорость звука.

На видео можно посмотреть, за что каждый из шести туристов будет платить по четверти миллиона долларов. Как заметил один из пилотов, из космического самолета действительно открывается "вид на миллион долларов".


Конечно, есть проекты куда замысловатее и фантастичнее. К примеру, строительство космического лифта к 2050 году или сооружение Stratosphere Network of Skyscrapers — системы небоскребов в стратосфере нашей планеты. Но пока это не более, чем научная фантастика.