Наработки китайских ученых в области лазерных двигателей для подводных лодок могут иметь потенциал для развития космической отрасли. Об этом «Энергии+» рассказал кандидат технических наук, специалист по ракетным двигателям и ракетостроению Казанского национального исследовательского университета имени Туполева Булат Зиганшин.
По словам специалиста, пока оценить разработку китайских ученых по достоинству сложно, потому что обнародованные ими выводы являются результатом численного моделирования и требуют экспериментальной проверки. Однако сама концепция, отмечает эксперт, представляет интерес.
Теоретически мы можем использовать лазерные двигатели для коррекции орбиты или даже полноценного движения в космическом пространстве различных аппаратов — микро- и наноспутников. Для этого нужно заменить воду в качестве рабочего тела на газ — например, водород. Тогда, генерируя частые лазерные импульсы, можно будет вызывать образование плазмы, которая станет нагревать рабочее тело, заставлять его расширяться и выходить наружу, приводя аппарат в движение. С этой точки зрения предложенная китайскими коллегами идея имеет потенциал для исследования.
— Булат Зиганшин. Специалист по ракетным двигателям и ракетостроению, сотрудник отдела интеллектуальной собственности Казанского национального исследовательского университета.
Исследование китайских ученых, о котором идет речь, опубликовано в научном журнале Acta Optica Sinica. Команда под руководством Гэ Яня, доцента Школы механики и электротехники Харбинского инженерного университета в провинции Хэйлунцзян, предложила обшивать корпусы подводных лодок оптоволокном и пропускать через него лазерные импульсы. Согласно теории ученых, из-за этого вокруг лодки будут образовываться полости, заполненные перегретым водяным паром, а коэффициент сопротивления среды упадет.
Когда американцы высадились на Луну, многие радиолюбители в мире перехватывали радиообмен между космонавтами и диспетчерской (пунктом управление). И многие считаю, если сигнал был получен со стороны Луны, значить там были космонавты.
Но есть метод установление радиосвязи Земля — Луна — Земля (сигнал отправляется на Луну, а после отражается от Луны, отправляется обратно на Землю, если кратко). Этот метод был применен уже в 1946 году на частоте 115,5 МГц. А первая любительская двухсторонняя радиосвязь на отражение от Луны была установленная в 1960 году на частоте 1296 МГц. Поэтому по одной из теории американцы просто имитировали переговоры между космонавтами и пунктом управления используя этот метод.
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) заключило контракт с корпорацией Northrop Grumman на разработку концепции сети железных дорог на Луне. Это соглашение подписано в рамках программы по изучению возможностей лунной архитектуры на ближайшие годы (LunA-10).
Northrop Grumman должна предложить структуру железной дороги, используемые интерфейсы и ресурсы. Она составит список прогнозируемых затрат, технологических и логистических рисков, а также разработает прототипы для оценки разных концепций. Кроме того, Northrop Grumman предстоит показать, можно ли построить такую сеть только с использованием роботов, и предусмотреть возможность обслуживания и ремонта инфраструктуры.
Говорить о реализации такого проекта в ближайшее время пока преждевременно. Однако в DARPA уверены, что когда необходимость в транспортном обслуживании будущих лунных баз возникнет, отрасль должна быть к этому готова.
Ученые Самарского университета имени Королева создали установку для заправки космических спутников газом ксеноном. В отличие от аналогов она позволяет закачивать топливо в баки, не снимая их с космических аппаратов и не разбирая конструкцию, — это делает процесс заправки более быстрым и экономичным.
Одна из главных новаций — специальная измерительная платформа. Помимо массы газа установка определяет его температуру и давление и по соотношению этих параметров вычисляет, сколько топлива нужно закачать, чтобы обеспечить точное количество рабочего тела в топливном баке — шар-баллоне.
При проектировании было разработано и запатентовано конструктивное решение с использованием мембранного компрессора — сердца установки. Компрессор снижает время заправки, обеспечивает контроль массы и высокий уровень чистоты закачиваемого ксенона.
— Дмитрий Угланов. Ведущий научный сотрудник Научно-образовательного центра газодинамических исследований Самарского университета имени Королева.
По словам ученого, мембранный компрессор, в отличие от обычных поршневых, позволяет более плавно регулировать давление, с которым газ подается в топливный бак — это тоже важно для соблюдения параметров по массе и чистоте.
Разработка прошла лабораторные и натурные испытания. Во второй половине 2024 года ее планируют ввести в эксплуатацию на одном из российских предприятий космической отрасли.
3 февраля 1966 года впервые в истории была осуществлена мягкая посадка космического аппарата на Луну.
Советская автоматическая лунная станция «Луна-9» прилунилась в Океане Бурь и в течение трех дней передавала на Землю телевизионные изображения лунного ландшафта. Эти данные предоставили ценный материал для исследования микроструктуры поверхности Луны. К 55-летию миссии Роскосмос опубликовал рассекреченные архивные документы.
3 февраля 1966 года межпланетная автоматическая станция «Луна-9» произвела мягкую посадку на Луну. На следующий день по команде с Земли она начала обзор лунного ландшафта и передачу его изображения. Первой в истории мягкой посадке предшествовали запуски лунных станций, позволившие отработать системы радиоконтроля траектории, бортовую радиоаппаратуру, систему астроориентации и приборы автономного управления. Борис Черток, ближайший сподвижник Сергея Королева, писал в своей книге «Ракеты и люди», что идея создания автоматической станции, совершающей мягкую посадку, обозревающей окрестности, передающей на Землю телевизионное изображение «лунных камней», данные о температуре, радиоактивности и составе геологических пород, появилась в 1959 году почти одновременно в СССР и в США.
Первая попытка совершить мягкую посадку на Луну была предпринята в СССР 4 января 1963 года в рамках программы Е-6, однако двигатель четвертой ступени ракеты-носителя не запустился.
В общей сложности за три года в СССР было осуществлено 11 запусков станций этого типа. Лишь пять из них вышли на заданную траекторию полета, однако задачу мягкой посадки решить не удалось. В 1965 году по инициативе Королева работа была передана в ведение КБ им. Лавочкина (ранее ей занималось ОКБ-1). «Луна-9» стала первым аппаратом, подготовленным в этом конструкторском бюро. Она состояла из трех основных частей — самой автоматической станции, двигательной установки, предназначенной для проведения коррекций траектории и торможения при подлете к Луне, а также отсеков, содержащих аппаратуру управления полетом. «Луна-9» представляла собой герметичный контейнер, в котором размещалась бортовая радиосистема, программно-временное устройство, системы терморегулирования, научная аппаратура и источники питания. Станция имела телевизионную систему, обеспечивающую возможность кругового обзора с передачей изображения лунного ландшафта на Землю.
Масса станции после выведения на траекторию полета к Луне составляла 1583 кг.
Любопытные сведения приводятся в рассекреченных архивных документах, которые Роскосмос выложил на своем официальном сайте по случаю 55-летия миссии «Луны-9». Так, в справке по объекту Е-6 от 8 апреля 1965 года сообщается ориентировочная стоимость запуска — 6070 тыс. рублей (из них 3700 тыс. руб. составляла стоимость объекта, 1800 тыс. — стоимость носителя, 570 тыс. — стоимость работ наземного комплекса и транспортировка).
В аналогичном документе от 23 июля 1965 года перечисляются основные задачи пуска: это экспериментальная проверка возможности осуществления мягкой посадки АЛС на поверхности Луны, передача на Землю ТВ-изображения рельефа поверхности, проверка принципов ориентации космических объектов. А в протоколе совместного совещания 1 и 3 главных управлений Министерства общего машиностроения по рассмотрению состояния работ по объекту Е-6М и ракет-носителей 8К78-Е6 отмечалось, что работы ведутся с отставанием от установленных приказом сроков. Среди прочего уточнялось, что завод № 88 не выполняет сроки поставок штамповок для баков и шарбаллонов, рулевых проводов, коммутационных и антенно-фидерных устройств.
В свою очередь, президиум Академии наук СССР своим распоряжением № 00120 обязал Крымскую, Абастуманскую и Бюраканскую астрофизические обсерватории производить фотографирование объекта Е-6 во время полета и в момент прилунения. Запуск «Луны-9» состоялся 31 января 1966 года с космодрома Байконур и был приурочен к наступлению лунного утра в районе Океана Бурь. В ходе полета была проведена коррекция траектории. Новые сеансы измерений с наземных пунктов подтвердили высокую точность коррекции. Вечером 1 февраля была включена двигательная установка.
Управление полетом и посадкой «Луны-9» производилось из симферопольского центра НИП-10. При подлете к Луне начались операции по подготовке станции к посадке. Для осуществления торможения необходимо было ориентировать станцию так, чтобы двигатель был направлен соплом на Луну. Ориентация осуществлялась за час до сближения с Луной путем построения лунной вертикали оптическими средствами. На высоте около 8,3 тыс. км АЛС была ориентирована строго по лунной вертикали. Затем с помощью оптических датчиков слежения за Солнцем и Землей это направление сохранялось примерно в течение часа — до срабатывания тормозной двигательной установки.
На высоте около 75 км от поверхности Луны, за 48 секунд до посадки, по команде радиовысотомера была включена тормозная двигательная установка, отделены два навесных отсека и произведен наддув баллонов-амортизаторов. Система управления посадкой обеспечила гашение скорости с 2600 м в секунду до нескольких метров в секунду на малой высоте над поверхностью. АЛС опустилась на поверхность Луны 3 февраля 1966 года в 21 час 45 минут 30 секунд по московскому времени. Прилунение произошло в районе Океана Бурь — крупнейшего из «морских» образований на поверхности Луны. Спустя 4 мин 10 сек раскрылись антенны и начался первый сеанс радиопередачи.
Академик Анатолий Благонравов указывал, что «много труда для достижения этого успеха было вложено недавно скончавшимся Королевым». «Нельзя еще раз не воздать должное его светлой памяти и не высказать глубокого сожаления, что сам он уже не может вместе с нами порадоваться этому достижению», — констатировал он. Ученый в области радиотехники и электроники, член-корреспондент АН СССР Владимир Сифоров уточнял, что обеспечение мягкой посадки автоматической станции на поверхность Луны является более трудной задачей по сравнению с мягкой посадкой на Землю. «При посадке на Землю используется эффект торможения в земной атмосфере, а в условиях Луны такая возможность отсутствует, так как на Луне атмосферы практически нет. Поэтому единственным способом обеспечения мягкой посадки на Луну является использование реактивного двигателя, управляемого автоматическими приборами, устройствами и системами так, что в момент прилунения скорость движения автоматической станции по отношению к Луне была снижена до безопасной величины», — объяснял Сифоров.
4 февраля 1966 года, в 4 ч 50 мин, по команде с Земли станция начала обзор лунного ландшафта и передачу его изображения на Землю. Первые в мире телевизионные изображения поверхности Луны передавались в течение четырех сеансов при различных условиях освещенности. Панорамы лунной поверхности дали возможность изучить микрорельеф лунного грунта, определить размеры и форму впадин и камней. Было проведено спектрофотометрическое исследование лунной поверхности в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Длительность активного существования АЛС на поверхности Луны составила 46 ч 58 мин 30 сек. Этим полетом была открыта эра контактного исследования небесных тел Солнечной системы.
Миссия «Луны-9» вдохновила многих ученых. Как отмечал один из основоположников астрофизики, академик Василий Фесенков, «осуществленная посадка на соседнее с нами космическое тело имеет большое значение и открывает перед наукой совершенно исключительные перспективы». «Успех этого необыкновенного предприятия, единственного в своем роде в истории человечества, наглядно показывает, что советская техника достигла такой высоты развития, когда можно уверенно говорить о сооружении на Луне постоянной обсерватории, а также о запуске аналогичных приборов и на другие планеты, прежде всего на Марс. Само собой разумеется, что приборы, установленные на Луне, смогут передавать также информацию о разнообразных космических явлениях, не доступных земным наблюдателям вследствие экранизирующего действия земной атмосферы», — резюмировал астроном. Вместе с тем Борис Черток утверждал, что истинных авторов и создателей «Луны-9» обошли вниманием при раздаче заслуженных почестей. «К чувству триумфа, которое я испытывал вместе с товарищами, примешивались горечь и обида, — признавался ученый в своей книге. — Горечь оттого, что Королева с нами уже нет. Меньше месяца не хватило ему, чтобы увидеть панораму лунной поверхности. Он так долго ждал успеха мягкой посадки, столько надежд связывал с этой работой, вложил в программу Е-6, которую теперь назвали “Луна-9”, столько страсти, а имя его не упомянули ни на пресс-конференции, ни при описании программы полета, лунной станции и ракеты-носителя».
Само собой, достижение советской космонавтики заметили за рубежом. «Такая посадка является главным шагом на пути к высадке человека на Луну», — подчеркивало AP. Большое значение популяризации достижений СССР в освоении космоса уделяло руководство отрасли. Так, заместитель министра общего машиностроения Георгий Тюлин в письме президента АН СССР Келдышу Мстиславу Келдышу от 12 февраля 1966 года представлял план подготовки фильмов, статей, экспозиций по результатам запусков станций «Луна-9», «Венера-2» и «Венера-3». Кроме того, он просил дать указания соответствующим организациям Академии наук по обеспечению работ, предусмотренных планом. Межпланетная станция «Венера-3» 1 марта 1966 года достигла планеты Венера и доставила на ее поверхность вымпел с гербом СССР. А 3 апреля 1966-го «Луна-10» стала первым искусственным спутником Луны.
Почтовая марка СССР 1966 года с телеизображением поверхности Лун
В рамках программы Rideshare выполнено на сегодняшний день 18 миссий, запущено в общей сложности 789 спутников в интересах 50 стран.
Подобное предложение вызвало бурную реакцию во всей коммерческой космической отрасли. Спутниковые операторы высоко оценили их за предоставление регулярного и недорогого доступа в космос, особенно когда возможности других поставщиков услуг по запуску ограничены.
“Я не могу преуменьшить значимость таких миссий”, - отметил Todd Master, главный операционный директор Umbra, в социальных сетях. “Благодаря этому существуют целые предприятия, которые не могли существовать 5 лет назад”.
Чего нельзя сказать о реакции разработчиков небольших ракет-носителей, которые утверждают, что эти миссии подрывают их бизнес-модели, предлагая услуги по запуску по гораздо более низкой цене за килограмм, чем на их транспортных средствах. Некоторые зашли так далеко, что обвинили SpaceX в хищнических ценах ($275к за 50кг), утверждая, что компания предлагает услуги по запуску ниже своих затрат.
SpaceX продолжает испытывать высокий спрос на свои rideshare услуги. Система онлайн-бронирования компании показывает, что самая ранняя возможность запуска в рамках ее транспортных миссий будет в октябре 2025 года.
Во время вчерашней такой миссии, помимо прочих, был выведен орбитальный буксир Mira компании Impulse Тома Мюллера.
Будучи инженером, лично нанятым Илоном Маском для помощи в работе над SpaceX еще в 2002 году, Мюллер стал первым сотрудником молодой компании, где он проработал бок о бок с Маском почти два десятилетия.
Занимаясь разработкой двигателя Merlin, который в конечном итоге превратился в сегодняшнюю версию, приводящую в действие самую надежную ракету в мире - Falcon 9 и сверхтяжелую Falcon Heavy; Том оказал, пожалуй, самое важное влияние на дела компании, а теперь занялся решением проблемы 'последней мили', когда уже выведенному в космос аппарату требуется эффективное решение, чтобы добраться до нужной орбиты.
И это то положительное влияние на отрасль и общество, которое зачастую остается незамеченным - помимо удешевления доступа в космос за счет внедрения инновационных решений в конструкцию ракет, кратно возросшего производства спутников и пусковой активности, предоставления доступного сервиса связи в любой точке планеты; SpaceX, прежде всего, является первоклассной кузницей кадров, привлекающей людей для создания того, что улучшает качество жизни.
И даже покидая компанию, эти специалисты используют полученный бесценный опыт и квалификацию для создания чего-то нового и лучшего.
Подписывайтесь, чтобы оставаться в курсе актуальных и горячих новостей о космонавтике и SpaceX!