zelenyikoteyka

zelenyikoteyka

Пикабушник
поставил 21 плюс и 3 минуса
отредактировал 0 постов
проголосовал за 0 редактирований
Награды:
5 лет на Пикабу
8051 рейтинг 237 подписчиков 119 комментариев 21 пост 16 в горячем
451

Почему телескоп James Webb так важен для науки

Почему телескоп James Webb так важен для науки Телескоп Джеймс Уэбб, Астрономия, NASA, Гифка, Длиннопост

Космический телескоп имени Джеймса Вебба успешно стартовал 25 декабря 2021 года и сейчас движется к месту своей будущей работы на расстоянии 1,5 млн км от Земли. Все астрономы радуются успешному запуску и предвкушают выдающиеся результаты исследований, которые должны значительно расширить, а может быть и изменить наши знания о Вселенной. Почему же именно он так важен для науки, и каких результатов можно ожидать от этого космического телескопа?


James Webb Space Telescope (JWST) обладает несколькими преимуществами, с которыми не сравнятся другие существующие или планируемые в ближайшее время наземные или космические телескопы. Сам JWST стал настоящим долгостроем и не раз оказывался под угрозой закрытия. Проект стартовал в 1996 году, и к моменту запуска обошелся почти в $10 млрд. Такие сроки и стоимость определяются высочайшей сложностью аппарата, и требованиями к точность конструкции, качеству наблюдений и десятилетним сроком активной работы. Отличительной чертой телескопа выступает его главное раскладное зеркало, составленное из 18 шестиугольных сегментов. У телескопа раскладывается не только зеркало, но и тепловой щит, и вместе с оптическими элементами JWST становится настоящим космическим трансформером.

Почему телескоп James Webb так важен для науки Телескоп Джеймс Уэбб, Астрономия, NASA, Гифка, Длиннопост

Новый телескоп чаще всего сравнивают с космическим телескопом Hubble, который уже более тридцати лет служит мировой науке. Диаметр главного зеркала Hubble 2,4 м, а у JWST 6,5 метра. На Земле есть телескопы большего размера, например Большой Канарский имеет диаметр 10,4 м, но из-за атмосферы он может сравниться только с Hubble, да и то не во всём.

Попробую перечислить преимущества JWST, которые и определяют его флагманское значение для всей мировой астрономии на ближайшее десятилетие.


Расположение


Размещение телескопа в космосе дает несколько преимуществ. Прежде всего так избавляются от искажающего влияния земной атмосферы. В то же время сейчас освоено несколько методов повышения качества наблюдений земных телескопов. Некоторые 8-метровые земные телескопы по ряду возможностей уже превышают тот же Hubble, но отсутствие атмосферы — не единственное преимущество космоса. Космические телескопы обладают возможностью длительного накопления света во время наблюдений. В фотографическом деле это называется выдержка, т.е. время открытого затвора, за которое проецируется свет на светочувствительный элемент. А возможности цифровой обработки снимков позволяют суммировать несколько кадров одного и того же места. Вместе это позволяет вести длительное накопление фотонов. Например рекордная съемка Hubble eXtreme Deep Field позволила создать снимок с суммарной выдержкой 2 миллиона секунд или 23 дня.

Почему телескоп James Webb так важен для науки Телескоп Джеймс Уэбб, Астрономия, NASA, Гифка, Длиннопост

Такой обзор позволил взглянуть в ранние времена Вселенной до 13,2 млрд лет назад, т.е. самая древняя из заснятых галактик имеет возраст около 600 млн лет от Большого взрыва.

Телескоп Hubble располагается на низкой околоземной орбите, и это не самое удобное место для такого аппарата. Земля и Солнце мешают наблюдениям, и часть времени «съедает» нижний радиационный пояс. Зато такая орбита дала возможность проводить обслуживание телескопа, что значительно продлило время его работы.


Телескоп JWST располагается удобнее для наблюдений, но недоступно для шаттлов обслуживания — в точке Лагранжа L2 в системе Земля-Солнце. Это область космоса из которой и Земля и Солнце всегда находятся примерно в одной области неба. Это значит, что наблюдения выбранных целей не придется прерывать каждые 45 минут, как в случае с Hubble. JWST всегда будет сориентирован «спиной» к Солнцу, а значит всё остальное небо будет доступно для наблюдений. Годовое движение вокруг Солнца позволяет наблюдать любую точку Вселенной.

Почему телескоп James Webb так важен для науки Телескоп Джеймс Уэбб, Астрономия, NASA, Гифка, Длиннопост

Такие условия делают эту точку популярной для космических телескопов и там уже находятся телескопы Gaia и «Спектр-РГ», до этого работали Herschel и Plank. Но не стоит опасаться, что телескопы будут там биться бортами друг о друга. На самом деле собственно в точке L2 ни один из этих аппаратов находится не будет, т.к. она неустойчивая, а летают они по широкой гало-орбите вокруг неё. При этом в поперечнике гало-орбита может достигать полутора миллионов километров, т.е. вероятность столкновения у таких телескопов намного меньше чем опасность встречи космического мусора на низкой околоземной орбите.


Размер


Диаметр JWST примерно в два с половиной раза больше Hubble, а это один из важных параметров, определяющих разрешающую способность телескопа, т.е. возможность различать наименьшие детали на снимках. Впрочем, разрешение телескопа также зависит от длины волны света, на которой ведется наблюдение, и здесь инфракрасный телескоп проигрывает, тому, который наблюдает в более коротковолновом видимом диапазоне. Длина волны света видимого нашими глазами диапазона в среднем составляет 0,5 мкм, а основные приборы JWST регистрируют от 0,6 до 5 мкм, а это значит, что разрешение снимков JWST будет начинаться с двойного превосходства над Hubble (благодаря большему диаметру главного зеркала), и уходить в пять раз меньшее разрешение (из-за большей длины волны света).


Зато большой диаметр телескопа означает ещё и большую площадь главного зеркала, собирающей свет. Здесь JWST в пять раз превосходит Hubble, что также повышает качество наблюдений.

Почему телескоп James Webb так важен для науки Телескоп Джеймс Уэбб, Астрономия, NASA, Гифка, Длиннопост

Температура


Обеспечение теплового режима в космосе — сложная инженерная задача, которая зависит от условий работы космического аппарата. Например, теплоизоляция телескопа Hubble заботится прежде всего о сохранении стабильной температуры телескопа, независимо от его расположения на солнечной или теневой стороне околоземной орбиты. Однако, температура самого Hubble и его светочувствительных детекторов близка к комнатной. В отличие от него, у JWST рабочая температура на 223 градуса ниже нуля Цельсия. Это позволяет наблюдать гораздо большее число объектов космоса, которые излучают или отражают свет в инфракрасном диапазоне.


Пятислойный теплоизолирующий щит JWST погружает оптические системы телескопа в искусственную тень, в результате чего они охлаждаются до сверхнизких температур путем естественного излучения. В дополнение к ним, один из приборов телескопа имеет активную систему охлаждения, которая снижает температуру детектора ещё на 44 градуса до -267 Цельсия или 6 кельвинов. Всё это необходимо, чтобы видеть не только «дальше» и «глубже», но и «холоднее» или «темнее».

Почему телескоп James Webb так важен для науки Телескоп Джеймс Уэбб, Астрономия, NASA, Гифка, Длиннопост

Диапазон наблюдаемого света


Астрономические наблюдения сейчас ведутся практически во всех диапазонах электромагнитного излучения, но есть две основные причины, которые сделали приоритетным именно инфракрасный для JWST. Это межзвездное поглощение и космологическое красное смещение. Первый эффект вызван пылью в межзвездном пространстве, а второй — расширением Вселенной после Большого взрыва.


Космос — довольно пыльное место, хотя нашими глазами этого не видно, но одна из причин, почему наше небо не сияет миллиардами звезд — именно межзвездная пыль. У астрономов есть даже термин «зона избегания» — это часть неба где облака межзвездной пыли в плоскости нашей галактики настолько плотные, что не позволяют вести наблюдения отдаленных объектов. Именно межзвездная пыль долгое время не позволяла подтвердить присутствие сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики и именно с помощью инфракрасного наблюдения это удалось подтвердить. Причина такого преимущества инфракрасного света проста — пыль поглощает свет на длине волны, которая короче размера пылинки. Размер межзвездных пылинок от 0,1 мкм до 100 мкм, а количество их растет пропорционально уменьшению их размера. То есть на длине волны видимого диапазона света около 0,5 мкм свет в межзвездном пространстве будет поглощаться намного эффективнее, чем в более длинноволновом инфракрасном диапазоне. Это хорошо видно при наблюдении наиболее запыленных участков космоса.

Почему телескоп James Webb так важен для науки Телескоп Джеймс Уэбб, Астрономия, NASA, Гифка, Длиннопост

Можно, конечно, уйти в ещё более длинноволновой диапазон — субмиллиметровый и миллиметровый, тогда пыль станет ещё меньшим препятствием. Этим путем идут российские ученые, создающие телескоп «Миллиметрон», но тогда нарастает проблема снижения разрешающей способности телескопа, о чем говорилось выше. Таким образом, инфракрасный диапазон для JWST это компромисс между возможностью хоть немного заглянуть в межзвездные облака, и при этом сохранить высокую резкость снимков.


Космологическое красное смещение — ещё одна проблема обычных телескопов, которая не позволяет тому же Hubble увидеть самые древние галактики. Наша Вселенная разлетается в разные стороны, что приводит к «растягиванию» длины волны света от удаляющихся источников. Это значит чем древнее будет космологический объект, тем краснее он будет выглядеть. В какой-то момент его свет окончательно уйдет из видимого диапазона света в инфракрасную часть спектра, и даже могущественный Hubble его не увидит. То есть в задачи JWST входит наблюдение за процессом формирования самых древних галактик. Например сегодня ученые не понимают как сформировались сверхмассивные черные дыры в центрах галактик. Как появляются обычные черные дыры уже разобрались, а вот со сверхмассивными пока загадка. Вроде бы можно этого добиться путем слияния множества обычных черных дыр, но откуда их взять в необходимом количестве на раннем этапе жизни Вселенной пока непонятно.


Кроме собственно оптических особенностей James Webb Space Telescope обладает и довольно серьезным набором спектрометрических приборов, поэтому какие-то его открытия не всегда будут сопровождаться красивыми фотографиями. Тут могут быть найдены и органические вещества в водяных фонтанах Энцелада и Европы, и определен состав атмосфер относительно близких экзопланет. Возможно, именно благодаря JWST у какой-нибудь из соседних звезд будет найдена землеподобная планета, пригодная к переселению, на случай если Земля окажется под угрозой уничтожения какой-нибудь кометой из облака Оорта...

Показать полностью 7
134

Космическая радиация в полёте на Марс

Космическая радиация в полёте на Марс Марс, Радиация, Луна, Apollo, Curiosity, Экзомарс, Длиннопост

Часто можно встретить суждения, что полёт на Марс опасен или невозможен из-за космической радиации. Это даже стало темой для шуток, но подобное продолжают высказывать вполне авторитетные люди, от космонавтов до президентов. В то же время данные опасения не останавливают мечтателей, желающих построить марсианскую ракету или планирующих переезд. Что же нам известно о радиационной опасности марсианских полётов?

На сегодня имеется крайне ограниченный опыт пилотируемых полётов людей в межпланетном пространстве. Только двадцать четыре человека совершали экспедиции за пределы земной магнитосферы в программе Apollo, но длительностью не более двух недель. На Марс же лететь около полугода в одну сторону. Поэтому сегодня источником знаний о радиационных угрозах у других планет выступают исследования на борту околоземной Международной космической станции, немногочисленная статистика лунных полётов, дозиметрические измерения на межпланетных зондах, наземные эксперименты на животных и оценки по математическим моделям.


▍ Кратко о космической радиации


Радиацией называют ионизирующее излучение, которое в космосе испускается во время событий, связанных с выделением энергии: процессы на Солнце, взрывы сверхновых, аккреционные диски чёрных дыр, выбросы квазаров… По физическим свойствам радиацию можно разделить на фотонное излучение — рентген и гамма-лучи; и корпускулярное излучение — электроны, протоны, альфа-частицы, тяжёлые заряженные частицы, вторичные нейтроны. По источнику, космическое излучение разделяется на солнечное и галактическое (включая внегалактическое).


Разделение этих типов излучения крайне важно для понимания специфики межпланетных полётов. Например, в земной атомной энергетике приходится учитывать прежде всего гамма и нейтронное излучение. В космосе же гамма незначительна, а нейтроны возникают только от взаимодействия космических лучей с атмосферой, грунтом или корпусом корабля. Зато в открытом космосе наиболее опасными частицами оказываются протоны (ядра атома водорода), альфа (ядра атома гелия) и ядра атомов более тяжёлых элементов.


У Земли есть ещё радиационные пояса, но стартующий на межпланетные орбиты корабль пересекает наиболее опасную их часть всего за полчаса, поэтому в контексте длительных полётов ими можно пренебречь.


При оценке радиационного воздействия сейчас обычно оперируют двумя единицами: в греях измеряется энергия поглощённого излучения, а в зивертах — биологический эквивалент этого излучения. Разница между ними в факторе, имеющем прекрасное название «коэффициент качества». Он означает насколько пагубное для организма воздействие оказывает радиация. Для примера, одинаковая в греях доза гамма излучения и нейтронного излучения в зивертах будет различаться до двадцати раз — нейтроны намного опаснее, т.е. выше их коэффициент качества.


▍ Откуда мы знаем о межпланетной радиации?


В космонавтике применяется несколько разных методов регистрации радиации, одни показывают фон в реальном времени, а другие накапливают воздействие и позволяют оценить суммарную дозу. Например советские лунные «Зонды» несли на борту т.н. «ядерные фотоэмульсии» — чувствительную к радиации фотоплёнку, проявление которой позволяло оценить дозу, накопленную внутри спускаемого аппарата корабля. Астронавты Apollo носили на теле активные дозиметры на основе газоразрядной камеры, и пассивные термолюминесцентные и полимерные детекторы. Сейчас на МКС и лунных аппаратах чаще всего запускают полупроводниковые кремниевые детекторы.


Радиацию у Луны и на Луне принялись изучать ещё до пилотируемых полётов. Так, первая успешно севшая автоматическая станция «Луна-9» несла на борту счётчик Гейгера, орбитальная «Луна-10» также несла несколько детекторов для разных типов излучения. Американцы тщательно регистрировали радиационные условия по пути на Луну и возле неё в 1966-67 гг в многомесячных наблюдениях на пяти аппаратах Lunar Orbiter.


Дозиметрические исследования велись и на орбитальных аппаратах нашего века. Индийцы считали дозу болгарским дозиметром на аппарате Chandrayaan 1 в 2008 году. NASA пять лет собирала данные дозиметром на аппарате LRO. Год назад свои результаты с поверхности Луны опубликовали и китайцы.


По пути на Марс и около него космическое излучение изучалось американским прибором RAD на марсоходе Curiosity, и российско-болгарским прибором на европейском орбитальном зонде ExoMars.


Ещё дальше залетела автоматическая межпланетная станция Rosetta. Она пролетала и рядом с Марсом и улетала до орбиты Юпитера, в своей погоне за кометой 67P Чурюмова-Герасименко.


▍ Какова доза в межпланетном пространстве?


Данные с вышеперечисленных аппаратов я свёл в общую таблицу. Указанная толщина экранирования в пересчёте на алюминий — это усреднённое значение. Так, на ExoMars детектор с одной стороны прикрывает пара миллиметров алюминия, а с другой — пара метров всего четырёхтонного зонда. У Curiosity немного лучше — он летел в аэродинамическом кожухе, который по своим экранирующим свойствам не сильно отличается от пилотируемых кораблей современного типа.

Космическая радиация в полёте на Марс Марс, Радиация, Луна, Apollo, Curiosity, Экзомарс, Длиннопост

Суточные показания в таблице тоже усреднённые, например, повышенная, по сравнению с остальными, доза экипажа Apollo — это результат неоднократного пересечения радиационных поясов Земли. Данные по «Зондам» брались из двух источников, где они отличаются в несколько раз. Во всех остальных случаях, американские результаты не противоречат измерениям приборов других стран, что делает безосновательными подозрения сторонников лунного заговора о недостоверных показаниях в программе Apollo.


В целом, грубое приближение, без учёта колебаний фона из-за солнечной активности, позволяет утверждать, что средняя доза в межпланетном пространстве составляет около 0,5 миллигрей в сутки. В биологическом эквиваленте это около 2 миллизиверт. Примерно столько средний житель России получает за полгода, а экипаж Международной космической станции за 3-4 дня. Высоко, но не смертельно.


Специалисты Института медико-биологических проблем РАН оценили суммарную дозу при полёте на Марс туда-обратно менее чем в 0,7 зиверт за 350 суток. По современным требованиям радиационной безопасности для российских космонавтов, за всю их карьеру допустимо накопление дозы 1 зиверт, что на 3% повышает риск онкологических заболеваний в течение жизни. Получается, что с точки зрения радиационной безопасности на Марс можно слетать и вернуться только один раз.


Для примера, космонавт Геннадий Падалка, налетал на МКС 878 суток, и, с точки зрения радиационного воздействия, слетал на Марс и возвращается домой.


Доза же на поверхности Марса — это тема для отдельного разбора.


Поскольку эффекты длительного воздействия межпланетной радиации на людей не изучались, некоторые учёные тренируются на мышах и крысах. Однако к их результатам нужно относиться осторожно, важна корректность поставленного опыта. Несколько лет назад была новость о том, что аналог космической радиации повредил мозги мышей и они поглупели. Если же углубиться в детали, то окажется, что мышкам жарили мозги по 1 миллигрей в день (то есть в два раза выше, чем показывают дозиметры в космосе) и исключительно нейтронами (у которых коэффициент качества в 5 раз выше, чем у космического фона). В результате подопытные животные получали дозу в десять раз больше чем ожидается в пилотируемой экспедиции.


Данные по смертности участников лунных полётов показывают повышенный процент смертей от сердечно-сосудистых заболеваний, по сравнению с околоземными астронавтами. Но пока для далеко идущих выводов слишком малая выборка (семь случаев), и рано говорить о прямой угрозе межпланетной среды. Хотя эксперименты на мышах также показали, что сочетание имитации невесомости и облучения тяжёлыми заряженными частицами способно нанести вред сердечно-сосудистой системе.


▍ Можно ли защититься от космической радиации?


Вспомним, у нас есть два типа радиации: солнечная и галактическая. Хотя состав этих космических лучей примерно одинаковый — протоны, альфа, и тяжёлые ядра — но они отличаются количеством и энергией. Солнечных заряженных частиц больше, но их энергия ниже, и эта разница определяет разницу в средствах защиты.


Существует распространённый стереотип, что главная опасность в космосе от солнечных вспышек. Но если изучить данные измерений Curiosity, LRO и Rosetta за пределами околоземного магнитного поля, то окажется, что в суммарной накопленной дозе космических аппаратов вклад солнечных вспышек не превышает 25%. Вместе эти три аппарата пробыли в космосе более 15 лет, то есть статистика собрана немалая, однако ни один из них не попадал под мощную солнечную вспышку, которые бывают примерно раз в 10 лет, вроде случившейся 4 августа 1972 года. По результатам моделирования, такая вспышка способна дать экипажу до 4 зиверт за несколько дней, а это лучевая болезнь с риском смертельного исхода (хотя такая доза считалась допустимой для экипажей Apollo). Правда в моделировании 4 зиверта насчитали для содержимого алюминиевой сферы толщиной 2 см, а в среднем полностью снаряжённый космический корабль, типа командного модуля Apollo или российского модуля МКС «Звезда», экранирует примерно как 10 см алюминия, что снизило бы дозу в несколько раз.


Солнечные вспышки опасны, но от них можно защититься. Мы это знаем благодаря автоматической межпланетной станции Rosetta. У неё на борту было два дозиметра, один на солнечной стороне, второй на теневой. Когда в зонд прилетела мощная солнечная вспышка, то облучение освещённого прибора значительно возросло, теневой же показал лишь незначительные флуктуации.

Космическая радиация в полёте на Марс Марс, Радиация, Луна, Apollo, Curiosity, Экзомарс, Длиннопост

Внимательное наблюдение за Солнцем позволяет предсказывать наиболее опасные вспышки — солнечные протонные события — примерно за несколько минут. Их должно хватить, чтобы сориентировать летящий марсианский корабль «хвостом» к Солнцу, и защитить экипаж. Гораздо опаснее мощные вспышки во время выхода в открытый космос, и тут служба наблюдения за космической погодой оказывается жизненно важна.


Несмотря на серьёзную опасность мощных солнечных вспышек, в межпланетных перелётах они — не главная проблема. Основной радиационный вред во время полёта на Марс исходит от галактических космических лучей, и рукотворной защиты от них нет. Они способны прошивать хоть 10 см, хоть 50 см алюминия, и летят со всех сторон, поэтому прикрыться кораблём не получится. И здесь единственная наша подмога — это солнечные вспышки! Точнее, солнечный ветер — низкоскоростные потоки солнечных заряженных частиц, которые несут с собой магнитные поля, от центра Солнечной системы к гелиопаузе, туда где заканчивается межпланетное пространство и начинается межзвёздное.


Ещё в докосмическую эру, регистрируя потоки вторичных заряженных частиц в атмосфере Земли, учёные заметили, что их интенсивность падает в периоды высокой солнечной активности. Оказалось солнечные выбросы заряженных частиц и магнитных полей тормозят и рассеивают галактические лучи. Это явление назвали солнечная модуляция галактических космических лучей, а кратковременное падение интенсивности галактического излучения во время солнечных вспышек — «Форбуш-эффект». Разница межпланетного радиационного фона, в зависимости от солнечной активности меняется в два-три раза: в солнечный максимум самая низкая доза. Измерения Curiosity и ExoMars велись примерно на середине этого цикла, а на Луну люди летали в период более высокой активности Солнца.

Космическая радиация в полёте на Марс Марс, Радиация, Луна, Apollo, Curiosity, Экзомарс, Длиннопост

Суммируя все данные теперь понятно, чтобы обеспечить максимально радиационно безопасный перелёт до Марса, нужно соблюсти несколько условий:

- сократить насколько возможно длительность перелёта;

- лететь в период максимума солнечного цикла;

- развернуться двигательным отсеком и топливными баками в сторону Солнца;

- обложиться оборудованием, запасами продуктов и воды вокруг жилых отсеков.


Но даже без этих всех ухищрений, можно один раз слетать на Марс и вернуться, оставаясь в допустимых пределах облучения для современных космонавтов.

Показать полностью 3
306

Как и зачем S7 создает собственную ракету

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Несколько месяцев назад стало известно, что в группе компаний S7 уже два года работает «Центр разработок С7» или S7 R&D. Эта компания занимается разработкой легкой ракеты, а в перспективе и средней, для запусков с «Морского старта» или наземных площадок.


«Центр разработок С7» располагается на пути из Москвы в аэропорт Домодедово. Будущее предприятие занимает несколько цехов, где планируется производство ракет. Пока эти цеха полупустые, но сейчас идет активное освоение технологий, которые должны значительно упростить и удешевить производство ракет.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

В традиционной космонавтике не принято начинать создание ракеты от технологии. Обычно начинают с техзадания, и точной формулировки задачи, а уже исходя из неё определяют решение. Сначала готовится аванпроект, потом эскизный проект и конструкторская документация, рассчитывается и чертится всё до последнего винтика, а уже потом переходят к натурным макетам, испытаниям и запускам.


У S7 R&D тоже есть техзадание, но, судя по всему, сформулировано оно достаточно общо: сделать ракету с нагрузкой до полутора тонн, которая подойдет для пусков с «Морского старта».

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

А вот в технической реализации тоже решили пойти другим путем.

Во-первых, совершенно не заморачиваются разработкой ракетного двигателя. И, на мой взгляд, это решение совершенно верное. Не потому, что ракетные двигатели устарели и пора переходить на антигравитацию, а потому, что у нас в стране и так производятся двигатели на любой взыскательный вкус. В частности, под техзадание S7 прекрасно подходит ещё «королёвский» РД-108, который сейчас летает на второй ступени ракеты «Союз-2».

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Во-вторых, создание ракеты «Центр разработок С7» начинает с технологий. Чтобы создавать ракету с наименьшими затратами, на небольшой производственной площадке и конкурентоспособную на мировом рынке, традиционные «советские» подходы не годятся. Возможности построить гигантский комплекс, размером с небольшой город, у S7 нет, поэтому разработчики ищут более компактные и экономичные решения.


По сути, сейчас осваиваются две ключевые технологии для производства корпуса и баков ракеты: сварка трением с перемешиванием (СТП) и проволочно-дуговое выращивание.

Про космическую сварку трением я слышал ещё в школе, но представлял себе это в виде двух металлических деталей, которые трутся друг о друга и сплавляются от нагрева. Оказалось, что немного сложнее, но внешне это выглядит как магия: никаких вспышек, искр или летящих осколков. К двум листам прижимается металлический конус, он начинает вращение и трением превращает металл вокруг себя в мягкий «пластилин», который и перемешивается.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Если всё сделано правильно, то остается только гладкий красивый шов, который по прочности лишь незначительно уступает окружающему металлу.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Прочность шва, и отсутствие сильного температурного воздействия на металл делают СТП лучше привычной электродуговой сварки. Высокая температура электрической дуги преобразует структуру металла, и он меняет свойства вокруг сварного шва.


Сварка трением с перемешиванием в космонавтике не новость. Так варили топливные баки шаттлов в последнее десятилетие программы, так варят баки «Ангары», так варят центральную ступень будущей сверхтяжелой ракеты SLS и корпус лунного корабля Orion. Но для этих целей применяют гигантские и дорогие станки, размером с дом, которые ничего другого не умеют.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

S7 R&D идет дальше по пути прогресса, и доверяет СТП роботу Kuka. Таких в компании два, их даже по спецзаказу покрасили в фирменный цвет S7.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Kuka это не дань моде на робототехнику, а средство, которое позволяет выполнять сварочную операцию намного дешевле и экономичнее чем специализированный станок. Но и это не главное. Важная особенность робота в том, что он может выполнять разные операции, и для разработчиков это важно, т.к. они применяют СТП не только для сварки швов.


Если присмотреться ко внутренней части ракетных топливных баков, хоть на американской SLS, хоть на российской «Ангаре», то можно увидеть характерную «вафлю» — структуру корпуса баков напоминающую известный кулинарный продукт.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Такое решение неслучайно выбрано ракетчиками по обе стороны океана. Термин «топливный бак» создает впечатление, что ракета состоит из привычных нам баков, т.е. тонкостенных емкостей, которые только и нужны для хранения жидкостей. Но ракета не просто стоит где-то в углу, она должна лететь причем с ускорением, то есть на всю её конструкцию действуют трехкратные перегрузки, аэродинамический напор и температурный градиент в сотни градусов…


В общем бак должен не просто устоять вертикально, но и не схлопнуться между толкающим двигателем и сопротивляющимся воздухом. А ещё ракете надо полезную нагрузку нести, т.е. быть как можно легче, а тяжести поднимать больше.


Для этого конструкторы и создают «вафельные» панели, которые достаточно легкие, чтобы оставить место для груза, и достаточно прочные, за счет ребер жесткости, чтобы противостоять жизненным невзгодам.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Десятилетиями это решение работало, но какой ценой? Чтобы сделать такую «вафлю» нужно взять лист алюминия толщиной в несколько сантиметров и «отсечь всё лишнее». Потом листы свариваются трением в полноценный бак, а завод покидают самосвалы с алюминиевой стружкой…


А потом пришел Илон Маск… Куда уж без него в разговоре о ракетах. Так вот он решил не идти по стопам классиков Возрождения, а подойти к задаче на новом технологическом уровне, сделать ракету легче и дешевле в производстве, как самолет. И вместо алюминиевых плит стал использовать тонкостенные баки, а чтобы его ракеты не расползлись как вареные макароны, изнутри баков навариваются продольные стрингеры и поперечные шпангоуты. Так изготавливают корпуса самолетов, но в них используются заклепки.


Хотя это тоже придумали в СССР. Ракета Н1 имела несущий корпус созданный по самолетной схеме «полумонокок», но и там были заклепки, а варились только сферические баки.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

У Маска же стрингеры «натираются», потому что скрепить два тонких листа металла с помощью сварки трением с перемешиванием можно не только в стыке, но и наложив друг на друга.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Так SpaceX получила сразу несколько преимуществ. Прежде всего повысилась эффективность ракеты до 4,1%. Именно столько от массы полностью снаряженной ракеты может вывести на низкую орбиту Falcon 9. Для примера эффективность конкурирующих Atlas V — 2,9-3,5%, «Протона-М» — 3,4%, и «Ангары-А5» — 3,16%. А ведь на них, напомню, на всех стоит российская гордость — ракетные двигатели закрытого цикла, превосходящие по тяге Merlin SpaceX.


Эффективность Falcon 9 так высока в сравнении с конкурентами, что некоторые российские эксперты всерьез подозревают Маска во введении в заблуждение широкую общественность.

Благодаря авиационному решению, ракету Falcon 9 оказалось можно масштабировать просто вытягивая ввысь. А ещё её можно укладывать горизонтально, что тоже не характерно для американского ракетостроения. Это упрощает предстартовую подготовку и логистику — теперь для перевозки ракеты достаточно автомобильного тягача.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

В S7 R&D решили воспользоваться лучшим мировым опытом: двигатели взять отечественные, а конструкцию баков и технологию — самую современную. И сейчас активно осваивают процесс.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Ракеты состоят не только из цилиндрических баков и двигателей. Внутри корпуса располагаются поперечные ребра жесткости — шпангоуты; на кронштейнах крепится вспомогательное оборудование; межбаковые фермы разделяют ракетные ступени… Традиционно, все эти элементы конструкции вытачиваются из алюминиевых заготовок. Но в S7 R&D и тут заходят с другой стороны.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Технология проволочно-дугового выращивания позволяет создавать изделия заданной формы при помощи проволоки, которой наваривается нужное изделие. Это обеспечивает заметную экономию материалов и трудозатрат в производственных процессах, причем использование промышленных роботов Yaskawa дает возможность выращивать изделия с габаритными размерами в несколько метров. Процесс выращивания начинается с CAD модели и практически полностью автоматизирован.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Поверхность «выращенных» изделий требует доработки фрезой, но эта работа значительно проще чем выточка из болванки. Прочность такой конструкции не уступает традиционному литью и последующей фрезеровке.


В цеху S7 R&D можно увидеть немало изделий различной формы и размера, созданные такой технологией. Ради эксперимента сделали даже классическую «вафлю», но убедились, что классика уже хороша сама по себе, хоть и не нужна для будущей салатовой ракеты.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост
Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Зато многое другое нужно, например силовой шпангоут с торосферическим участком крышки бака. Их выращивание происходило прямо во время моего посещения предприятия, поэтому удалось заснять весь процесс.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Рабочая зона станка отгорожена плотной темной пластиковой завесой, для защиты людей от яркого света и ультрафиолетового излучения.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Процесс выращивания не быстрый, но зато на одной площадке происходит превращение мотка проволоки в заготовку, требующую только незначительной доработки фрезой. Для чистовой обработки крупногабаритных деталей используется промышленный робот KUKA для небольших деталей – трехкоординатный станок.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Сейчас в S7 R&D работают в основном технологи и материаловеды, поэтому и подход к созданию ракеты нестандартный. Но компания растет и ощущает потребность в конструкторах, ракетчиках, двигателистах, баллистиках, и всех, кто необходим для создания полноценной космической ракеты.


Например, уже сейчас на подручных средствах начинается отработка программы управления вектором тяги двигателя, как элемента системы управления. Пока это просто макет, подвешенный на пластиковых стяжках, но для отработки алгоритмов пока и этого достаточно. То есть, в перспективе, компания рассматривает возможность создания своего ракетного двигателя или целой серии.

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

А в идеале, когда-нибудь должно получиться примерно так:

Как и зачем S7 создает собственную ракету Ракета, S7 AirSpace Corporation, Частная космонавтика, Технологии, Гифка, Длиннопост

Пожалуй, самое необычное для частной компании, это отсутствие какого-либо интереса к рыночным перспективам легкой ракеты. Фактически, компания делает продукт, но не прилагает усилия к поиску его потребителей. И, на мой взгляд, тому можно найти объяснение. Скорее всего, ракета легкого класса, какой бы эффективной или многоразовой она ни была, не окупится в пусках с «Морского старта». Стоимость обслуживания космодрома, созданного для ракеты почти тяжелого класса, перевесит все выгоды легких ракет. Компании S7 нужна ракета аналогичная «Зениту» или Falcon 9, т.е. среднего или тяжелого класса.


Для чего же тогда эти эксперименты с «легковушками»? А тут всё просто — это школа. Илон Маск начинал с легкой Falcon 1, Джефф Безос — вообще с суборбитальной New Shepard, да, что там, и Советский Союз впервые дострелил до космоса «королёвской» Р-1А... «Морскому старту» нужна большая ракета. Будет ли это «Союз-5» или «Союз-6» от Роскосмоса, или «самодельная» от S7 R&D, главное, чтобы космодром был востребован и совершал как можно больше пусков, а потребность в них точно не отпадет, пока человечество смотрит в небо.

Показать полностью 22
744

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке

На Курилах произошло кратковременное, но мощное извержение вулкана, которое сопровождалось большим выбросом пепла на высоту до 15 км. Извержение почти никто не заметил, кроме немногочисленных экипажей кораблей в Тихом океане, зато из космоса это событие смогли увидеть несколько космических аппаратов. Пепельный шлейф вулкана - удобный повод познакомиться с доступными средствами мониторинга Земли.
На нашу планету смотрит немало метеорологических спутников созданных наиболее крупными космическими агенствами. Многие результаты их съемки открыты для всеобщего пользования, и любой желающий может посмотреть на наш общий дом под разными углами и с разной высоты.
Европейский спутник Sentinel-3 летает на высоте около 800 км и снимает с разрешением примерно 300 метров. Его кадр позволяет представить масштабы события.

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке

Похожим образом, только несколько позже, вулкан Райкоке </a>снял и американский спутник Terra. Высота его полета около 670 км, а разрешение снимков до 250 метров.

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке

У России есть серия спутников «Метеор-М», но данные с них доступны только по запросу или нужно ставить собственную принимающую станцию. Есть еще аппараты серий «Ресурс» и «Канопус», но для них тоже нужен запрос. Геопортал открытых данных Роскосмоса, кажется, не обновляется, по крайне мере на нем не нашлось ни одного снимка от 22 июня.
Намного выше вокруг Земли вращаются другие метеоспутники - геостационарные. На высоте примерно 36 тыс км спутник, летящий в плоскости экватора, делает один оборот вокруг планеты за 24 часа, т.е. он всегда находится над одной той же точкой поверхности Земли. Эту возможность часто используют телекоммуникационные и телевещательные компании, но есть там и метеоспутники. Находясь в различных «точках стояния» они обозревают планету каждый со своей стороны и ведут съемку с высокой частотой. Так японский спутник Himawari-8 располагается в самом удобном месте для наблюдения за извержениями на Курилах.
Благодаря съемке с периодом 10 мин удается увидеть весь процесс извержения за день.

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке

Разрешение снимков Himawari-8 - 500 метров.

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке

У России тоже есть один метеоспутник на геостационарной орбите - «Электро-Л2». Данные с него находятся в открытом доступе, но, к сожалению, недавнее извержение не попало в область съемки.

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке

Самое невероятное, что это извержение оказалось видно даже с расстояния 1,5 млн км от Земли - это в четыре раза дальше чем находится Луна. С такого расстояния на нашу планету смотрит камера NASA на спутнике DSCOVR, его телескоп всегда наблюдает нашу планету с освещенной стороны. Аппарат находится между Землей и Солнцем в т.н. «точке Лагранжа».

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке

Разумеется, это далеко не все спутники, которые снимают Землю. Есть множество космических аппаратов, которые наблюдают с гораздо более высоким разрешением снимков, из их кадров составляют Google и Яндекс-карты, их используют военные и гражданские государственные службы. Но, как правило такие спутники работают по заранее написанной программе, не бесплатно, и снимают только то, что закажут, а такие события как кратковременные извержения вулканов не попадают в их программу.
Это извержение смог снять и экипаж Международной космической станции.

Извержение вулкана Райкоке - взгляд из космоса Космос, Снимки из космоса, Вулкан, Извержение, Спутник, Гифка, Длиннопост, Вулкан Райкоке
Показать полностью 7
491

Как сделать часы для Илона Маска

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

О российской часовой мануфактуре Константина Чайкина я впервые узнал несколько лет назад, когда случайно встретил информацию о часах «Луноход», которые показывали лунные фазы. Позже, около года назад, меня пригласили на презентацию его новой разработки — часов для покорителей Марса Mars Conqueror, они показывают земное и марсианское время и взаимное расположение наших планет. Накануне Дня космонавтики я оказался в мастерской Константина, и увидел как сегодня производятся механические наручные часы.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Часы под маркой Konstantin Chaykin создаются на небольшом производстве в Москве. Они имеют довольно высокую цену — десятки тысяч долларов, которая определяется как необходимостью обеспечивать полный цикл производства, так и готовностью клиентов платить за такие часы.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Константин сам изобретает и разрабатывает механизмы, которые добавляют в наручные часы дополнительные функции, и даже стандартную задачу выведения информации о времени суток реализуют небанально, например как в модели Joker.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Новая разработка на космическую тему Mars Conqueror имеет два циферблата с земным и марсианским временем. Длина марсианских суток больше земных примерно на 39 минут, поэтому требуется своя конструкция часов. В отдельном круге отображается взаимное положение наших планет относительно солнца и отмечаются периоды подходящие для полета на Марс. В ремешке использован материал, который применяется для изготовления внешнего слоя российского скафандра «Сокол».

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

В кабинете часового мастера XXI века есть всё необходимое для изобретения космических часов, разработки и контроля качества изготовления.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин
Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин
Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Проектирование ведется с использованием SolidWorks, а производство с использованием лазеров и современных фрезерных станков, но ручной труд по-прежнему важен и потому этот завод в миниатюре, на котором производятся большая часть компонентов корпуса и механизма и называется мануфактура.


Производственная часть мануфактуры повторяет привычные участки, которые известны практически любому кто так или иначе сталкивался с заводским производством: механообработка, шлифовка и полировка, гальваника, покраска, сборка, контроль ОТК... Непривычно только, что весь «завод» помещается в нескольких комнатах на двух этажах, а некоторые «цеха» занимают один рабочий стол.


Знакомство с производством часов началось с механообработки.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

«Умными» фрезами сейчас уже никого не удивишь, а вот токаря с микроскопом я увидел впервые.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Это действительно полноценный токарный станок, который позволяет изготавливать детали часов с микронной точностью.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Закалка стальных часовых деталей производится в специальной часовой печи, которую производят в Швейцарии для распространенных там часовых мануфактур.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Следующий этап: шлифовка и полировка.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Гальванический «цех» больше напоминает школьный эксперимент на уроке химии, но задачи покрытия электрохимическим методом деталей часов различными металлами выполняются успешно.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Рядом располагается покраска, где в шкафу с вытяжкой наносятся цветные покрытия.


Каждый этап создания детали проходит контроль качества. В сопровождающем листе вносятся пометки о проведенных операциях с подписью ответственного.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Обратите внимание, на фото не диски, это зубчатые колеса, но зубчики такие малые, что на снимке их не различить.


А тут у сборщика не послеобеденные крошки на столе, а детали готовые к установке в изделие.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Любопытно, что тема космоса сопровождает экскурсию по часовой мануфактуре. Видно, что интерес присутствует не только у основателя.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Сборочный участок часов напомнил мне другую заводскую площадку где я побывал недавно — производство плазменных двигателей на «ОКБ Факел» в Калининграде. Собираемые там двигатели не многим больше наручных часов и работа почти ювелирная.


Сравните:

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Константин Чайкин отмечает, что у часового дела с ювелирным есть важное отличие — ювелирное мастерство допускает художественную свободу творчества, часы же требуют жесткого соблюдения технологии и высокой точности каждого изделия. Тем не менее, из-за ручного характера труда, ошибки при изготовлении случаются и чтобы их оперативно выявлять и работает ОТК.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Z.

— Пытались как-то автоматизировать производство?


К.Ч.

— На этапе механообработки получается. Изготовление изделия, контроль размеров. Но в остальном — приходится руками и глазами. Пытались как-то автоматизировать контроль качества, оптическими средствами, но машина не справляется. Вот, смотрите, это всё бракованные детали. Возьмите увеличительное стекло, сможете увидеть брак?

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Z.

— Нет, кажется они безупречны.


К.Ч.

— А он есть.


Z.

— 3D принтеры применяете?


К.Ч.

— Для прототипирования да, но для готовых изделий требуемой точности они не дают. У нас есть партнеры, которые хорошо печатают пластиком и металлом, пробовали с ними, но принтер пока не сравнится с традиционными методами обработки.

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

Z.

— По запчастям в производстве вижу, что основная серия это Joker?


К.Ч.

— Да, наш рекордсмен. Заказы на год вперед. Устойчивый спрос, и даже подделки начали попадаться в интернете. Изучаем, смотрим, но до нас им далеко.


Z.

— Расширять производство не думали?


К.Ч.

— Пока нерентабельно: набирать и обучать людей, увеличивать площади, ставить оборудование… С устойчивым заказом работать комфортнее.


Z.

— Чем близка тема космоса?


К.Ч.

— Это же детская мечта. Хочется прикоснуться в своей работе хотя бы так.


Z.

— Наверно еще пиар, вон Omega с 60-х годов запускает свои часы на орбиту и Луну. Наши космонавты не так давно все в обязательном порядке летали с часами этого бренда.


К.Ч.

— Это не только пиар. Механические часы в космонавтике реально востребованы. Не боятся тяжелых заряженных частиц, устойчивы к наведенной радиации и температурным перепадам, работают в вакууме, не требуют замены батареек. Это особенно актуально в полете на Марс. Даже автоподзавод в невесомости работает лучше, да и весь механизм, из-за уменьшения трения. И по точности современная механика приближается к кварцевым.


Z.

— Вы уже запускали свои часы в космос, испытывали в невесомости?


К.Ч.

— Пока нет, но есть такие планы.


Z.

— Кстати о Красной планете, пока Илон Маск не построил свою гигантскую ракету, ваши марсианские часы реально пригодятся водителям марсоходов. В Москве работает лаборатория в Институте космических исследований, у них приборы на Марсе, и знать местное время было бы полезно. Скоро еще марсоход ExoMars полетит. Правда, боюсь, зарплата ученых не позволит…

Как сделать часы для Илона Маска Часы, Длиннопост, Репортаж, Марс, Константин Чайкин

К.Ч.

— Мы готовим упрощенный вариант, в ценовой категории до $10К, а с нашими марсианскими учеными я готов встретиться и отдельно поддержать их работу.


Z.

— Постараюсь помочь связаться с ними. Можно еще провести испытания на невесомость в суборбитальном пуске сверхмалой ракеты по баллистической траектории. В России есть частники: «Космокурс», «НСТР ракетные технологии», думаю он будут рады заказу на испытательный пуск. «НСТР» уже в этом году ракету обещает, правда до космоса она пока не долетит.


К.Ч.

— Всё равно интересно, надо связаться с ними.


Z.

— Спасибо за экскурсию и рассказ!

Показать полностью 21
1449

Изготовление плазменных двигателей в России

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Гигантские звездолеты с призрачно светящимися двигателями стали одним из постоянных атрибутов космической фантастики. В то же время плазменные двигатели уже полвека успешно используются в настоящей космонавтике, и российские разработчики являются одними из мировых лидеров. Мне удалось посетить калининградское предприятие «ОКБ Факел» и увидеть, как создаются стационарные плазменные двигатели.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Стационарный плазменный двигатель (СПД) — это одна из разновидностей электроракетного двигателя, где электрическая энергия используется для ионизации газа и придания полученной плазме высокой скорости истечения из «сопла».

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

У такого двигателя нет топлива в привычном понимании, т.е. горючего и окислителя, необходимого для химической реакции с выделением тепла. СПД подходит практически любой газ, но лучше использовать химически неактивные и с высокой атомной массой, вроде аргона или ксенона. Плазменные двигатели обеспечивают очень высокую скорость выбрасываемой струи газа, например, для ксенона это около 30 км/с. Для сравнения, скорость выброса газа у одного из самых эффективных химических ракетных двигателей — кислород-водородного — около 4,5 км/с. Преимуществом химических двигателей является способность выбрасывать сразу много газа, что дает большую тягу. СПД же требует мощного источника электрической энергии, и даже с ним способен выбрасывать лишь незначительную массу газа за момент времени, то есть имеет очень малую тягу и требует много времени на разгон и торможение. Плазменные двигатели применяются только в космосе: оснащенные ими космические аппараты имеют относительно малый запас рабочего тела и большой размах солнечных батарей.


О возможностях использования электроракетных двигателей задумывались еще в начале XX века, но к первым испытаниям в космосе перешли только в 60-е годы. В 1972 году в системе ориентации советского спутника «Метеор» использовались два электроракетных двигателя: ионный и стационарный плазменный. СПД показал себя лучше, и советские специалисты сконцентрировались на этой разновидности. В создании экспериментальных образцов принимали участие специалисты «ОКБ Факел», и с того времени предприятие стало специализироваться на производстве двигателей такого типа, развивать и совершенствовать технологию.


В начале XXI века калининградский СПД-100 прошел успешные испытания на лунном спутнике Европейского космического агентства Smart-1.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

После успешного полета к Луне европейские производители коммерческих геостационарных спутников стали закупать российские двигатели и создавать новые поколения спутников. Ранее на спутниках-ретрансляторах использовались химические двигатели на токсичном гидразине. Применение российских СПД открыло возможность создания т.н. «полностью электрических спутников», на которых уже не было химической тяги.


Калининградские СПД имеют довольно небольшой размер, но цикл их производства всё же требует немалых производственных площадей.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Разработчики «ОКБ Факел» активно сотрудничают с европейскими производителями и даже помогали французам сделать свой двигатель. Однако на предприятии строжайшие нормы безопасности. Фотосъемка на экскурсии была запрещена сотрудниками службы безопасности, а кадры использованные в репортаже, сняли позже сотрудники пресс-службы по моей просьбе.


На «ОКБ Факел» наглядно видна преемственность поколений.

Молодые работают рядом с опытными специалистами.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Кульманы давно заменены на САПР «Компас-3D» для разработки трехмерных моделей и выпуска конструкторской документации.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Цех механической обработки открывается современными станками ЧПУ.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

— В некоторых случаях у нас токари пишут программы сами, — говорит генеральный конструктор предприятия Евгений Космодемьянский. И я понимаю, что пришло время выбросить свое удостоверение токаря второго разряда.


Однако в глубине зала работа идет на универсальных станках, где роль ручного труда сохраняет значение, и мои надежды на космическую карьеру возрождаются.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Необходимый этап создания космического двигателя — испытание. Для проверки СПД требуется смоделировать условия космоса, прежде всего вакуум.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

В советские времена здесь разрабатывали самый мощный двигатель в своем классе — СПД-290. Сейчас создается сравнимый по мощности СПД-230.


Своими глазами работу плазменного двигателя увидеть, к сожалению, не удалось, но фото нам предоставили.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Недавно «Роскосмос» показал классное видео с бортовых камер спутника Egyptsat-A, созданного в «РКК Энергия».

На этих кадрах, пожалуй, впервые миру показана работа плазменных двигателей СПД-70 в космосе.


Возможно, моя фраза про мировое лидерство «ОКБ Факел» может показаться излишне пафосной, но практика показывает правоту этих слов. Space System/Loral, Airbus — это одни из самых крупных производителей коммерческих спутников связи в мире, и они берут калининградские СПД. А совсем недавно заключен вероятно самый большой контракт в истории мирового спутникостроения — на несколько сотен модернизированных двигателей СПД-50М.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Когда проходила моя экскурсия сотрудники предприятия не признавались кто заказчик ссылаясь на соглашение о неразглашении. Позже информация попала в СМИ и теперь мы знаем, что это OneWeb. Проект низкоорбитального спутникового интернета предполагает запуск почти тысячи космических аппаратов в течение трех-четырех лет. И на каждом спутнике будет российский плазменный двигатель.

Новый заказ требует перестройки всего производства, ведь надо создавать практически по двигателю в день. Специалистов на работу набирают даже из других городов. Такой нагрузки не было никогда, поэтому под проект OneWeb провели модернизацию с новыми станками ЧПУ и оборудовали новое современное чистое помещение для сборки.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

За каждым столом собирается по двигателю.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Готовые изделия запираются в специальном шкафу, где поддерживается определенный режим температуры и влажности.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Работа почти ювелирная и неподготовленным взглядом воспринимается непривычно. Обычно под сборкой космических двигателей понимается что-то более масштабное.


Зато в результате получаются вот такие красавцы.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Финальный этап экскурсии — музей предприятия. Здесь первым делом показывают историческую гордость, «лунный камин» — макет радиоизотопного теплогенератора, который был установлен на советских «Луноход-1» и «Луноход-2» и согревал электронику в холодные лунные ночи.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Разумеется, музейный образец не начинен полонием и не радиоактивен.


Еще одно направление производимых «ОКБ Факел» двигателей для космических аппаратов — термокаталитические. Они требуют химического топлива, но его разложение до газообразных компонентов происходит при помощи металлического катализатора, размещенного внутри двигателя. Для повышения интенсивности реакции катализатор нагревается подобно спирали электроплитки.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Термокаталитические двигатели имеют меньшую эффективность чем плазменные или даже химические двухкомпонентные, зато они позволяют создать более простую топливную систему. Обычно такие двигатели используются для ориентирования космических аппаратов и располагаются в блоках по несколько штук.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Особый интерес вызывает один музейный образец — стационарный плазменный двигатель, прошедший длительные испытания в вакуумной камере. Тысячи часов работы приводят к деградации поверхность двигателя под воздействием плазмы.

Изготовление плазменных двигателей в России Роскосмос, Калининград, Плазма, Видео, Длиннопост, Ракетный двигатель

Такие испытания позволяют повышать ресурс двигателей. Сейчас СПД обеспечивают гарантированную работу в течение нескольких тысяч часов. И, по словам представителей «ОКБ Факел», этот ресурс многократно подтвержден заказчиками, и новые заказы лучше всего говорят о качестве.


Хотелось бы приурочить эту публикацию к Дню космонавтики, чтобы не на словах, а на примере «ОКБ Факел» показать, что у нас есть космос, надо просто уметь его готовить.


Выражаю признательность пресс-службе и сотрудникам «ОКБ Факел» и компании «Аскон» за большую помощь в подготовке материала.

Показать полностью 19 2
37

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно?

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно? Астероид, Космос, Солнечная система, Гифка, Длиннопост

Добыча полезных ископаемых на астероидах — фантастический, пока, вид деятельности, о котором в последнее время часто заговаривают как о близком будущем. Только компании, замахнувшиеся на такое занятие, практически обанкротились, так и не добравшись ни до одного астероида. Разберемся, почему это так сложно.

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно? Астероид, Космос, Солнечная система, Гифка, Длиннопост

Астероид — это малое космическое тело естественного происхождения, от нескольких метров до сотен километров в поперечнике, преимущественного каменного или металлического состава, что отличает его от комет, где главный материал — лед. Ледяные тела Солнечной системы, в основном, находятся далеко от Солнца — за Марсом и дальше, поэтому с Земли проще добраться до астероидов. Большая часть астероидов вращается в Главном поясе, между орбитами Марса и Юпитера, но немалая часть имеет орбиты близкие к земной или даже пересекающие земную орбиту. Относительно близкие к Земле или сближающиеся астероиды называют околоземными, а пересекающие орбиту считаются потенциально опасными для нас. Зато достижение таких астероидов при помощи космических аппаратов значительно проще, до некоторых астероидов можно добраться затратив топлива меньше чем в полете до Луны.

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно? Астероид, Космос, Солнечная система, Гифка, Длиннопост

Состав астероидов также отличается, ученые разделяют их по спектральным классам, определенным в телескопы с Земли. Основных типов астероидов три: каменные, железо-каменные, металлические (железные). Наиболее богаты на разные металлы, включая редкоземельные и платину — металлические, которые являются обломками ядер первых протопланет сформированных и разрушенных во взаимных столкновениях на заре Солнечной системы. В некоторых подвидах каменных астероидов больше углерода и летучих соединений в том числе воды, что роднит их с кометами.


Любой космический старатель, отправляясь на охоту за астероидами должен выбрать цель по нескольким признакам:


1. Спектральный класс — чтобы знать, какие полезные ископаемые там ожидают (на металлический астероид бесполезно лететь с системой добычи воды).

2. Разница орбитальной скорости с Землей — чтобы знать сколько топлива придется использовать для полета туда и обратно. Разница скоростей Земли и пролетающих околоземных астероидов начинается примерно с 0,5 км/с. То есть для достижения астероида и возвращения на околоземную орбиту космическому аппарату потребуется запас топлива, которое позволит набрать скорость 1 км/с (0,5 км/с на разгон и 0,5 км/с на торможение). Для сравнения, для достижения и посадки на Луну требуется запас на 3,5 км/с. Сэкономить можно гравитационными маневрами, но они потребуют оптимальной траектории и могут значительно увеличить время полета. На торможении в атмосфере также можно сэкономить, но потребуется увеличить массу возвращаемой капсулы.

3. Наклонение орбиты астероида — и Земля и астероиды вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости, но даже небольшая разница в наклонении орбит требует существенных затрат топлива. Примерно 0,5 км/с прибавки скорости требуется для изменения плоскости орбиты космического аппарата на 1 градус, а некоторые астероиды вращаются под углом до 20 градусов к плоскости орбиты Земли.

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно? Астероид, Космос, Солнечная система, Гифка, Длиннопост

В результате, всего несколько десятков астероидов оказываются доступны для относительно простого и недорогого достижения и возврата добытого материала. Даже в этом случае каждый килограмм ресурсов обойдется в десятки или сотни миллионов долларов, затраченных на разработку, производство и запуск добывающего космического аппарата.

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно? Астероид, Космос, Солнечная система, Гифка, Длиннопост

Самое обидное для "космических шахтеров", что астероидный материал и так регулярно сам прилетает на Землю в виде метеоритов. Кроме того, сама Земля содержит тот же состав химических элементов, что и окрестные космические тела. Правда в металлических астероидах концентрация тяжелых редкоземельных металлах выше чем в среднем в земной коре. Земля относится к телам прошедшим дифференциацию, в результате которой тяжелые элементы спустились к ядру, а на поверхности остались только легкие, а металлические астероиды как раз являются осколками древних ядер протопланет. Но здесь на помощь земным старателям приходит вулканизм. Результаты древних извержений, такие как кимберлитовые трубки Якутии, хребет Кондер или плато Путорана содержат повышенную концентрацию металлов, добывать которые человечество еще может сотни или тысячи лет.

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно? Астероид, Космос, Солнечная система, Гифка, Длиннопост

Таким образом, в ближайшие десятилетия о коммерческих перспективах добычи полезных ископаемых в космосе можно говорить только в контексте использования их в космосе, без доставки на Землю.


Попытки заработать на поиске новых астероидов тоже не удались, поскольку астероиды успешно открывают государственные научные учреждения, включая NASA, за бюджетный счет.

Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно? Астероид, Космос, Солнечная система, Гифка, Длиннопост

Сложности достижения астероидов, и доступность метеоритного вещества на Земле, а главное — отсутствие реальной потребности земной экономики и космонавтики в космическом веществе, стали причинами отсутствия большого интереса к таким проектам как Planetary Resources и Deep Space Industries со стороны бизнеса. Добыча редкоземельных металлов на Земле, несмотря на все сложности, оказывается на порядки эффективнее и проще чем могли бы обеспечить космические старатели.


Подготовлено для научно-популярного портала Nplus1.ru, публикуется в авторской редакции.

Показать полностью 6
60

Большой полет маленьких спутников

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

14 июля состоится ракеты "Союз-2.1а" с рекордным для российской космонавтики грузом: 73 спутника. Основная нагрузка ракеты — спутник для съемки Земли "Канопус-В-ИК". В качестве попутной — целая вязанка малых аппаратов. Расскажу про самые интересные для меня.


"Канопус-В-ИК" не первый аппарат серии производимой корпорацией ВНИИЭМ в Москве в сотрудничестве с британской компанией SSTL. На орбите уже почти пять лет летают два спутника-близнеца: российский "Канопус-В" и белорусский "БКА". В 2015 году потеряли военный спутник “Канопус-СТ” из-за сбоя системы отделения от разгонного блока «Волга». В 2016 году с "Восточного" полетел научный спутник "Ломоносов", построенный на той же спутниковой платформе.


Сейчас "БКА" зарабатывает на спутниковых снимках. "Канопус-В" снимает для российских госслужб.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

"Ломоносов" изучает Вселенную, космическую радиацию и околоземное пространство. Насколько успешно изучает неизвестно — ученые целый год молчат как партизане, следуя давним традициям связей с общественностью российской науки. Из неофициальных источников известно только, что системы и приборы работают нормально.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

От предшественников "Канопус-В-ИК" отличается полезной нагрузкой, которая повлияла на свое название. Спутник оснащен дополнительной камерой, снимающей в среднем и дальнем диапазоне инфракрасного спектра, которая должна видеть очаг возгорания лесного пожара площадью более 5х5 м, и охватывать “взглядом” полосу шириной 2 тыс км за один пролет. Камера видимого диапазона должна снимать с разрешением 2 м в черно-белом (панхроматическом) режиме, 10 м в цветном (мультиспектральном) с высоты 510 км.


Спутник имеет массу около 600 кг, и запускается ракетой, которая может вывести на эту орбиту около 4 тонн. Поэтому неудивительно, что "Роскосмос" постарался набрать на этот пуск как можно больше попутной нагрузки.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

Для самого "Роскосмоса" этот пуск интересен как демонстрация коммерческих возможностей "Союза" на мировом рынке запуска малых спутников. Ранее на этом рынке одним из лидеров была российско-украинская компания "Космотрас", которая запускала десятки иностранных спутников конверсионной советской баллистической ракетой "Днепр" с космодрома (а по сути части РВСН) Ясный в Оренбургской области. В 2014 году состоялся рекордный пуск 36 спутников одной ракетой и его только в 2017-м побили индийцы.


Сам Роскосмос, через свое подразделение "Главкосмос" тоже занимался коммерческими пусками мелкой иностранной попутки, но количество этих контрактов было скромнее. Сейчас проект "Днепр" практически умер из-за политического обострения между Россией и Украиной. Поэтому "Главкосмос" объединили с "Космотрасом", чтобы использовать возможности "Союза" и коммерческий опыт "Космотраса". Задача такого сотрудничества — в том числе загрузить работой космодром Восточный.


Пуск 14 июля является демонстрацией возможностей “Главкосмоса”. Разгонный блок “Фрегат” должен развести спутники на три разные орбиты высотой 510, 585 и 600 км, произведя несколько включений двигателей, а затем самоутилизироваться в атмосферу Земли над океаном.


Большая часть попутной нагрузки — иностранная, есть спутники Германии, Норвегии, Японии, Канады. Масса от 1 до 120 кг.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

48 наноаппаратов принадлежат американской компании Planet, которая уже обладает сотней с лишним спутников на орбите, и не намерена останавливаться на этом количестве. Их бизнес-идея — создание ежедневно обновляемого сервиса аналогичного Google map. Сейчас они уже существенно продвинулись к этой цели, и запустили сервис в тестовом режиме.


На этой ракете летит не один российский спутник. Кроме "Канопуса-В-ИК" есть еще пять отечественных аппаратов, и три из них у меня вызывают особые чувства.


Два малых космических аппарата МКА-Н изготовлены российской частной космической компанией "Даурия Аэроспейс" по госконтракту Роскосмоса.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

И один "Маяк", который появился как общественный проект по инициативе энтузиаста и инженера Александра Шаенко, при поддержке Московского Политеха.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

Компания "Даурия Аэроспейс" появилась практически тогда, что и Planet, и тоже взялась за разработку наноспутников для съемки Земли. Но развивались компании разными путями. Planet сконцентрировалась на разработке и многократной модернизации своей платформы в стандарте CubeSat 3U. "Даурия" же стала развивать сразу несколько направлений, включая спутники связи и даже межпланетные проекты.


Результатом первых лет работы инженеров "Даурии Аэроспейс" стала пара государственных спутников МКА-Н в стандарте CubeSat 6U. Для "Роскосмоса" этот заказ больше экспериментальный. Государство хочет понять насколько реально создать космический аппарат прикладного назначения, способный поместиться в школьном портфеле. Заодно оценивается принципиальная возможность российских частников создавать серьезную космическую продукцию. Все наземные испытания, полагающиеся для "взрослых" государственных аппаратов наши малыши прошли, осталась проверка космосом.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

Для "Даурии" МКА-Н — это не просто эксперимент. Это готовая продукция, на базе испытанной платформы. Полезная нагрузка спутников должна поставлять коммерчески полезную информацию в промышленных масштабах. Спутники оборудованы блоком мультиспектральных камер съемки Земли в разрешении 22 метра, радиолинией со скоростью передачи данных до 40 Мбит/с, системой трехосной ориентации и звездным датчиком.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

Я ожидал этот пуск более джвух лет. Волнуюсь, как за свой, хотя мне доверяли только их фотографировать с безопасного расстояния.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

Чувство причастности есть и к "Маяку". Идея проекта простейшего спутника "Маяк" возникла во время встречи сообщества "Твой сектор космоса", которое организовал космический инженер, на тот момент сотрудник "Даурии", а еще ранее участник проекта “Селеноход”, Александр Шаенко. Впоследствии он полностью ушел в преподавательскую и популяризаторскую деятельность, занимаясь своим спутником. Идея: силами энтузиастов собрать и запустить космический аппарат. Сначала предполагали создать аналог первого спутника, чтобы летел и слал "бип-бип-бип" в радиодиапазоне, но потом решили сделать еще проще. Так возникла идея спутника-рукотворной звезды, с развернутым отражателем.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

На разработку спутника дважды собирались средства на бумстартере, в сумме собрали около 2,4 млн руб. На эти деньги удалось собрать конструкцию и провести некоторые испытания. Проект поддержал Московский Политех (МАМИ), который предоставил лабораторию и привлек студентов к проектной деятельности. В качестве институтского спутника его поддержал "Главкосмос" и предложил бесплатно запустить. Совместными усилиями удалось подготовить "спутник-звезду" к старту.


Космический аппарат имеет блок аккумуляторов и управляющую электронику, механизм развертывания отражателя, и тугой сверток блестящей майларовой пленки. Всё это заключено в стандартный CubeSat 3U. После отделения, спутник должен развернуть трехметровый отражатель в виде трехгранной пирамиды.

Большой полет маленьких спутников Роскосмос, Главкосмос, Ракета Союз, Даурия, Маяк, Длиннопост, Гифка

Правда пока остается неясным вопрос фактической видимости этой звезды. Вероятно, при благоприятных условиях, на ясном вечернем или ночном небе, увидеть его получится, но вряд ли он станет "самой яркой звездой", как поначалу обещали разработчики. По расчетам, пролетает спутник всего около месяца, но быстро потеряет высоту из-за атмосферного торможения и сгорит в атмосфере.


14 июля важный день для десятков инженеров, ученых, студентов, бизнесменов и энтузиастов космонавтики по всему миру. Они будут направлять в небо антенны, крутить ручки настройки радиоприемников, с биноклями дежурить на балконах в надежде услышать писк только своей телеметрии, увидеть блеск только своей “звезды”. И когда это свершится, космос станет немного ближе.

Показать полностью 11
77

Как заработать на Луне и “Аполлоне”?

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Команда участников Google Lunar XPrise из Германии готовит запуск двух луноходов и посещение места посадки “Аполлона 17”. И это лишь начало их планов, впереди — бизнес по доставке на Луну полезной нагрузки от заказчиков со всего мира. Пока их луноход Audi Lunar Quattro, снимается в рекламе и кино, но ракета Falcon 9 уже предзаказана, и пуск ожидается в течение двух-трех лет. Мне удалось встретиться с основателем компании Робертом Бёме, и узнать как развивался их проект и что движет его стремлением в межпланетный бизнес.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Для начала несколько слов, кто мы такие. Частная космическая компания PTScientists (Part-Time Scientists, “Ученые по совместительству”) существует уже 9 лет. Мы начали развивать нашу технологию и построили несколько космических аппаратов и несколько роверов. Сегодня уже четвертое поколение луноходов.


— Вы работаете с DLR [Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt: Германский Центр Авиации и Космонавтики]?

— Да, мы работаем с DLR и с Европейским космическим агентством с 2010 года.


— И четыре поколения космических аппаратов разработали вместе с ними?

— Нет, мы работаем с ними, но разрабатываем самостоятельно.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

— Кем оплачивалась эта работа?

— Начали мы на частных инвестициях, эту технологию разрабатывали для себя и, по сути, сами выступали заказчиками. Как, например SpaceX — разрабатывать технологию для себя [вероятно имеется в виду технология многоразовости]. Первые три года работали исключительно на деньги частных инвесторов. Деньги вложены были мои личные, моих хороших друзей. Они позволили прожить компании до 2010 года, до появления первых контрактов.


Затем были спонсорские взносы небольшие и крупнее, затем выигрыш от Google Lunar XPrise. Проблема с конкурсом была в том, что ранее заявленные условия соревнования не работали. Обещанный в далекой перспективе крупный приз оказался недостаточно привлекательным, нужно было стимулировать постоянную работу, и оплачивать прохождение отдельных отрезков пути участниками соревнования. Google выделил два приза общей суммой $750 тыс. долларов [$250 тыс. за разработку камеры, и $500 тыс. за разработку ровера]. Это очень сильно помогло. Они не давали нам наличность, но они обеспечили нашу платежеспособность.


Очень важное достижение для нас — это начало работы с Европейским космическим агентством. Google не мог напрямую оплачивать наши услуги из-за ограничений ITAR, поэтому он оплатил услуги Европейского космического агентства чтобы оно протестировало наши технологии. ESA потребовалось 18 месяцев на все проверки. Они провели весь спектр испытаний и электроники, и механики, и компьютерных систем. Термовакуумные, радиационые, вибродинамические…


— Тестировали уже готовые изделия или элементы?


— Когда как, иногда тестировались отдельные подсистемы, иногда проходили испытания завершенных систем. Полному испытанию подвергся ровер — это было еще предыдущее поколение. Вместе со специалистами ESA мы выехали на вулканический кратер на острове Тира [вулкан Санторин]. Очень сложно провести полный тест для перелетного модуля, поэтому его тестировали по поддсистемам.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Стоит сказать о целях миссии. Главная цель, и это важно, не менялась на протяжении всех девяти лет — реализовать первую частную миссию к месту посадки Apollo.


В нашей команде я единственный, кто не является космическим инженером. Я специалист в информационной безопасности. Благодаря этому мой взгляд на космонавтику немного отличается от остальной команды.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Я очарован космосом, но девять лет назад разочаровывал низкий прогресс в его освоении. Тогда еще не было заметных успехов SpaceX. И тогда я сам занялся космонавтикой, хотя понимал, что для этого потребуется немало времени. У нас была цель, но не было даже названия. Когда присоединились Audi и Vodaphone выбрано название Mission to the Moon.

Сейчас у нашей миссии две основные цели.

Первая цель — научная, в ее реализации мы работаем со многими космическими агентствами по всему миру: Германское космическое агентство, европейское, канадское, шведское, марокканское, и NASA, конечно. Их научный интерес — проанализировать останки Apollo, понять, что произошло с материалами, которые находились неприкосновенными на Луне в течение 45 лет. Наша цель осмотреть лунный ровер и узнать, что произошло с материалами, причем некоторые сегодня в космонавтике не используется: алюминий, пластик, полиэтилен, липкая лента, рояльная струна.


Вторая цель — техническая, облегчить освоение космоса с технологической стороны. Первая миссия используется для проведения летных испытаний нашего космического аппарата ALINA и лунохода. Оба этих аппарата — развитие инфраструктуры для обеспечения доступа к Луне для любого заказчика.


Для того чтобы заручиться поддержкой Германского и Европейского космического агентства нам потребовалось подтвердить реальность технологии. После испытаний, проведенных на средства Google мы смогли подтвердить космическую квалификацию нашего оборудования. И это было очень важно, для дальнейшего вовлечения Audi. Переговоры с ними продолжались три с половиной года, и безрезультатно — мы общались просто не с теми людьми из Audi. Их позиция была “Мы можем делать маркетинг сами, вы нам не нужны”. Для них мы были никем. Только после победы в промежуточных этапах Google XPrise и прохождения космической сертификации мы приобрели публичный вес.


Переговоры с Audi сдвинулись с мертвой точки и продолжались 18 месяцев до подписание первого договора. Главный страх Audi был в том, что людям это не интересно. Они не были уверены, что космос на самом деле интересен. Изменить к лучшему это отношение мы смогли при помощи нашей победы на Каннском фестивале [PTScientist получили бронзового каннского льва в категории творческих инноваций в маркетинге].

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Эффект был экстремально сильным. Финансовый эффект этой рекламной кампании втрое перекрыл затраты на нее в первые пятнадцать минут с момента начала начала. Это было еще до того, как мы стали сотрудничать с технической лабораторией Audi. С тех пор мы работаем с ними уже три года, и достигли выдающихся результатов.


Вот, для примера, реальное колесо ровера. Оно не такое стильное, как на наших официальных фото и видео, но на Луне будут использоваться именно такие. Колеса из презентаций мы называем “забавная обувь для официальных мероприятий”.


— Почему вы назвали космический аппарат ALINA?


— Это моя идея, я решил впервые в истории космонавтики дать женское название для космического аппарата. Разумеется это аббревиатура, она означает Autonomous Landing and Navigation Module (Автономный посадочный и навигационный модуль). Она очень важна для реализации нашей программы. Пока никто не возвращался на место посадки дважды…


— Apollo 12...


— Да, они прилетели к месту посадки Surveyor-3 через 16 месяцев после его посадки. Мы же вернемся через 45 лет. Кроме того, они сели слишком близко к модулю, и загрязнили его поверхность своим реактивным выхлопом во время посадки.


Сотрудничество с Audi означало для нас новый уровень работы. Она стала более организована. Кроме того они дали нам свои технологии. Вот это колесо — это технологии Audi. Это 3D-печать алюминий-магний-кремниевый сплав. Около 80% лунохода и некоторые элементы посадочной платформы изготовлены из этого сплава. Он очень легкий, с ним ровер стал легче на 10 кг, он стал больше и легче. Как оказалось, менеджеры Audi, с которыми мы работали, даже не знали, что у них есть такие технологии в лаборатории. И, конечно, они поддержали нас финансово. Многие компании были готовы дать свое имя, но не деньги. Audi тоже начинало с предложения имени, но их маркетологи определили высокий маркетинговый эффект от сотрудничества и пошли на финансирование. Сейчас с каждым годом наше сотрудничество расширяется и в технологиях, и в маркетинге и в финансировании.


После того как на ровере разместилось лого Audi компания приобрела первого клиента. Сегодня несколько заказчиков оплатило размещение своей полезной нагрузки на борту ALINA, в том числе NASA Ames, Канадское и Шведское космические агентства. Для первой миссии мы продаем доставку каждого килограмма за €750 тыс. евро.


— Сколько полезной нагрузки вы можете доставить?


— ALINA обеспечивает доставку 100 кг на поверхность Луны. Но два ровера и система их выгрузки занимает около 70 кг, поэтому мы имеем возможность выставить на продажу 30 кг нагрузки. Сейчас у нас осталось свободных 13 кг. Полезная нагрузка крепится на две панели на борту спускаемого аппарата. Используется стандартный формат CubeSat, и нагрузка размещается либо в типовые контейнеры, либо остается на панели и подключается через стандартный интерфейс CubeSat.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Мы можем выгрузить спутник на окололунной орбите, можем оставить полезную нагрузку на борту ALINA после посадки, и можем сбросить ее в реголит. Один спутник у нас уже выкупили для запуска на орбиту, и один CubeSat 3U мы сбрасываем на грунт после посадки. Наша бизнес модель предполагает продажу полного пуска или же продажу мест для полезной нагрузки на каждом запуске. Первый полет мы реализуем в качестве демонстрации наших возможностей. При загрузке 100 кг по €750 тыс. каждый, выручка с одного полета должна составлять €75 млн. Первый пуск обходится примерно в €50 млн, поэтому этот бизнес обещает приносить прибыль.


Самая дорогая статья расходов — это пуск. Стоимость космического аппарата довольно низкая, потому что мы используем коммерчески доступные компоненты (COTS).

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

— Какова полная масса космического аппарата?

— Полная сухая масса ALINA, со всей полезной нагрузкой, но без топлива 330 кг. Заправленная полетная масса 1250 кг. 980 литров топлива.


— Вам требуется выведение на низкую околоземную орбиту?


— Геопереходную. Мы уже арендовали один пуск SpaceX на следующий год. Интересно, что наш аппарат занимает не более полутора тонн на ракете, а остальной запас массы, около 4 тонн, мы можем выделить под коммерческий или исследовательский спутник. Еще важно, что ALINA специально разработана так, чтобы разместиться практически на любой коммерчески применяемой космической ракете. Для нас Falcon 9 предлагает лучшие возможности, но мы также рассматривали российский “Днепр” и индийскую PSLV.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Для крупных производителей, вроде Arianspace, наша платформа может быть интересна в качестве основы для их собственного производства по схеме OEM. В таком случае мы берем на себя разработку и поддержание платформы. Об ALINA можно сказать, что это не самый оптимальный с точки зрения техники космический аппарат, но он очень удобный с точки зрения бизнеса. Для примера, SpaceX подтвердил возможность пуска всего 4 месяца назад. За это время мы смогли адаптировать космический аппарат под Falcon 9 хотя ранее он был уже подготовлен для PSLV XL.


Сотрудничество с Vodaphone — это первый пример когда коммерческий партнер инвестирует в развитие инфраструктуры на Луне. Партнерство с Audi у нас самое долгое, но Vodaphone заинтересован во всех последующих полетах наших аппаратов. Они хотя развернуть 4G LTE сеть на Луне. С каждой нашей миссией на Луну LTE покрытие будет расширяться, и каждый сможет использовать эту систему для телеметрии и триангуляции. Это будет стандартный LTE, не какой-нибудь лунный подстандарт. Это позволяет всем желающим разрабатывать технологии на основе этой сети, и уже миллионы устройств разработаны для этой цели. У нас есть еще один партнер мобильный оператор, но мы пока не называем его. Они планируют приобрести один слот под CubeSat чтобы разместить на него обычный смартфон, который позвонит домой.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Мы технологическая компания, которая развивает инфраструктуру на Луне, и мы заинтересованы в участии в таких проектах ESA как Moon Village. Наша цель — участие в таком строительстве.


— Как вы планируете решать проблему траекторных измерений на лунной орбите?


— Мы хотим задействовать сеть наземных станций ESA Estrack. Бортовой компьютер ALINA позаимствован от стандартных коммерческих спутников, и очень похож на тот, что использовался на космических кораблях ATV.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

Возможно вам будет интересно узнать и о двигательной установке. Сопла, трубопроводы, баки и система управления позаимствованы тоже у ATV. Это привлекательное решение, т.к. всё это оборудование уже прошло летные испытания и сертифицировано к использованию в пилотируемых миссиях.


— Какую частоту вы используете для передачи данных?

— Мы используем X-диапазон и S-диапазон для связи с Землей и LTE для связи у поверхности.


— LTE используется между луноходом и платформой?

— Да, и еще между платформой и отделяемой полезной нагрузкой. Между ровером и платформой можно поддерживать связь по LTE на дальность до 15 км. Ровер тоже имеет антенны X и S диапазона, но они резервные, т.к. LTE требует гораздо меньше энергии на передачу. Для высокоскоростной передачи в ровера на Землю по X-диапазону требуется 40 ватт, это очень много. Для передачи в LTE потребуется 1-2 ватта.


— Будете делать свой ЦУП?

— Да, мы сейчас работаем с компанией, которая готовила программное обеспечение для ЦУП миссии Rosetta. У нас есть центр разработки, площадью примерно 2,5 тыс кв м в Берлине, там же будет и ЦУП, и мы еще ищем площадку для резервного.


— Посадочная система проходила полные испытания?

— Частичные проходила. Полные испытания мы моделируем программно. Тестируется два типа посадки: баллистический, по схеме Surveyor, и интеллектуальный, на основе видеосистемы, анализирующей поверхность на предмет кратеров или камней.


— Планируете делать полный тест?

— Частично мы уже его провели, мы провели полную сборку инженерной модели, тест на падение, и впереди еще много испытаний. Важная причина, по которой мы выбрали Apollo 17 в том, что это самая исследованная область на Луне. Имеются самые высококачественные спутниковые карты, потому что спутник LRO сделал над этим местом очень глубокий нырок к поверхности и сделал снимки разрешением 45 см. И нам это может хорошо помочь, если мы спускаемся по баллистической схеме, то статистически, камни в месте посадки могут повредить посадочный модуль менее чем в 5% случаев. Мы выбрали место в 3-5 км от Apollo 17 и работаем с NASA чтобы показать, что мы не повредим их модуль при посадке. Поэтому мы выбрали ровер — он позволяет получить научные материалы, сделать снимки, но при этом не подходить к посадочной ступени Apollo ближе 200 метров.

Как заработать на Луне и “Аполлоне”? Луна, Лунный заговор, Аполлон-17, Луноход, Длиннопост, Интервью, Видео

С нашей помощью NASA смогло разработать процедуры взаимодействия со всеми частниками, которые желают запустить свои луноходы к Apollo.


Я считаю, что Apollo хорошая цель, потому что вдохновляет людей. Разумеется я думаю, что они там были. Я считаю, что если показать, что полеты на Луну были реальностью в 60-70-е, то это привлечет больше внимания к космосу и сегодня.


За содействие в организации интервью выражаю благодарность основателю сервиса поиска запускаемых спутников на орбиту Precious payload Андрею Максимову.

Показать полностью 11 1
484

Электро-Л вернулся

Электро-Л вернулся Космос, Роскосмос, Электро-л, Гифка, Наука, Длиннопост, Видео

Метеоспутник “Электро-Л№2” стал выкладывать снимки в полном разрешении. Ранее снимки нового спутника публиковались только в режиме просмотра, теперь же Землю можно изучать с детализацией 1 км на пиксель с обновлением в полчаса.


Я много рассказывал про работу спутника “Электро-Л”, построенному в НПО им. С.А. Лавочкина. С высоты 36 тыс км он снимал Землю каждые 30 минут, создавая великолепные крупноформатные снимки восточного полушария. Снимки находились в открытом доступе на сервере Научного центра оперативного мониторинга Земли (НЦОМЗ) и любой желающий мог их изучать.


Детализация изображений с геостационарной орбиты, конечно, не сравнится с гуглокартами, зато снимки позволяли осматривать планету в динамике. Любое достаточно масштабное событие в поле видимости спутника можно было рассматривать сверху, будь-то песчаные бури, тайфуны или пожары нефтеперерабатывающих заводов.

Электро-Л вернулся Космос, Роскосмос, Электро-л, Гифка, Наука, Длиннопост, Видео

Благодаря неподвижному, относительно поверхности Земли, положению спутника в течение нескольких лет, можно было наблюдать всё полушарие целиком. Например, создать вот такое видео, которое самым наглядным образом показывает почему летом длиннее световой день и тепло, а зимой темно и холодно.

Для интересующихся работой спутника мы открыли сообщество Электро-Л Вконтакте. Другие группы энтузиастов открыли автоматический Twitter спутнику и разработали приложение DeskChanger Electro-L, размещающее свежие снимки со спутника на рабочий стол.


Компания Light Production сделала инфографику проекта.

Электро-Л вернулся Космос, Роскосмос, Электро-л, Гифка, Наука, Длиннопост, Видео

И интерактивную презентацию:

Два года назад у “Электро-Л” начались технические проблемы с системой ориентации, снимки стали разъезжаться, качество упало. Через полгода работоспособность частично удалось восстановить, но прежней регулярности съемки уже не выходило. В прошлом году Роскосмос запустил сменщика — “Электро-Л№2”. Технически, спутник запущен идентичный, только исправлены некоторые недостатки первого. Второй должен проработать дольше и качество лучше.


Проблема была в том, что со второго аппарата не выкладывали снимки. Если с “Электро-Л№1” все данные лежали на открытом сервере, то с нового стали выкладывать только кадры разрешением 1000х1000 точек. Этого еще хватало для Twitter и рабочего стола, но что-то серьезнее с ними уже не сделаешь.

Электро-Л вернулся Космос, Роскосмос, Электро-л, Гифка, Наука, Длиннопост, Видео

К счастью, об этой проблеме удалось сообщить генконструктору Роскосмоса по автоматическим космическим системам Виктору Хартову, во время нашей открытой встречи “Космос без формул” в Музее космонавтики, и вот — пожалуйста, на сервере снова выкладываются архивы по 160 мегабайт с полноформатными кадрами со всех десяти спектральных диапазонов.


Каждые полчаса появляется новый снимок нашей планеты. Воспользовавшись этой возможностью, в качестве примера, я сделал анимацию погоды над Центральной Россией 4 июня 2017 года.

Электро-Л вернулся Космос, Роскосмос, Электро-л, Гифка, Наука, Длиннопост, Видео

Коричневая цветовая гамма — это не повод сокрушаться о сведенных лесах и опустынивании планеты, а результат захвата камерой спутника света в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Наблюдаемая на фото краснота — это хлорофилл живой растительности, который эффективно отражает инфракрасный свет. Чтобы вернуть привычную зелень, приходится шаманить в фотошопе.

Электро-Л вернулся Космос, Роскосмос, Электро-л, Гифка, Наука, Длиннопост, Видео

По открытым снимкам можно просто осматривать половину планеты, или попрактиковаться в прогнозах погоды. Для осмотра открыты данные со всех десяти спектральных диапазонов спутника (правда в формате JPG).

Электро-Л вернулся Космос, Роскосмос, Электро-л, Гифка, Наука, Длиннопост, Видео

Для упрощенной работы со снимками сотрудниками НЦОМЗ создан отдельный подсайт “Электро-Л”.


Каждый может сам подумать как использовать эти данные, они открыты для нас, поэтому грех не воспользоваться. Я, как и прежде, буду делиться, если что-то интересное будет попадать в нашу орбитальную вебкамеру Земли.

Показать полностью 6 2
Отличная работа, все прочитано!