Лунные инициативы Intuitive Machines
https://www.nasa.gov/specials/artemis/
Дружеская конкуренция, амбиции специалистов из космической отрасли и щедрая поддержка от правительства США. Что ещё нужно для развития молодой лунной индустрии? Близится новый этап в освоении космоса: люди собираются заселить другой мир.
К середине десятилетия NASA надеется вернуть человека на Луну. Причём на этот раз – с планами на долгосрочное присутствие. И новое поколение частных космических компаний готово поддержать агентство в его задумке. Исключением не является и Intuitive Machines. Фирма стремительно движется к успеху, получая контракты на размещение полезной нагрузки в своём посадочном аппарате Nova-C. Компания из Хьюстона, основанная в 2013-м году, действительно надеется занять первое место в новой гонке к Луне.
Правильная посадка
По словам вице-президента по услугам Трента Мартина, изначально Intuitive Machines создавалась не как компания, целью которой является отправка аппаратов к Луне – она скорее была нацелена на то, чтобы найти аэрокосмическим технологиям применение в других отраслях. Но получилось так, что фирма наняла много аэрокосмических инженеров. И вышло то, что вышло: компания не смогла устоять от желания поучаствовать в программе NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Задачка по доставке полезной нагрузки на поверхность Луны оказалась слишком заманчивой.
И это действительно сложно. Кто бы что ни думал, но совершить посадку среди скал в тысячах километров от Земли всё ещё удаётся далеко не каждому, кто этого захотел. Наглядными примерами выступили Индия и Израиль, посадочные аппараты которых разбились о поверхность Луны в 2019-м году. Ни одной коммерческой компании до сих пор не удалось высадиться на спутник. Но Intuitive Machines надеется сделать это дважды за временной промежуток в 15 месяцев. Компания из Техаса уже имеет два контракта в рамках программы CLPS: один рассчитан на проведение миссии в конце 2021-го года, другой – в конце 2022-го.
Intuitive Machines – одна из двух компаний, что собираются отправить свой аппарат к Луне в этом году. Запуск Nova-C запланирован на октябрь, а в качестве носителя выступит ракета SpaceX Falcon 9. Посадку компания намерена совершить в долине Шрётера, что в западной части видимой стороны Луны. Примерно в то же время где-то на северо-востоке высадится аппарат конкурентов – Peregrine от Astrobotic, который будет запущен на ракете ULA Vulcan. Если всё пройдёт гладко, то Intuitive Machines и Astrobotic станут первыми частными космическими компаниями, которым удалось посадить на поверхность Луны свой аппарат.
И это достижение сделает следующие несколько лет поистине захватывающими. Если человек хочет заселить Луну, то у него должна быть возможность совершать регулярные и точные посадки на поверхность спутника. Участники CLPS выступают здесь в роли первопроходцев, которым предстоит всё это опробовать. По словам Мартина, их миссии являются предшественниками более крупных инициатив в рамках программы “Артемида” – как роботизированных, так и пилотируемых.
В Intuitive Machines работают специалисты с опытом в отрасли от 20 до 30 лет. Компания надеется создать надёжную логистическую систему, способную отправлять на Луну до двух посадочных аппаратов в год. Возможность создавать такие аппараты у фирмы уже имеется – для этого она использует производственные мощности своей штаб-квартиры в Хьюстоне.
Там же располагается и собственный центр управления полётами, которым руководит бывший глава Космического центра NASA им. Линдона Джонсона. У этого ЦУП даже имеется персональная сеть лунной телеметрии (LTN), которую компании удалось организовать за счёт размещения наземных станций по всему миру. Трент Мартин говорит, что это своего рода коммерческий аналог сети дальней космической связи от NASA (DSN).
Центр управления полётами лунных миссий компании Intuitive Machines. Credit: Intuitive Machines
В конце концов, Intuitive Machines хочет иметь целый флот посадочных аппаратов, способных выполнять лунные миссии любого калибра. Первыми двумя миссиями займётся самый маленький из них – Nova-C. Трент пояснил, что буква “С” в наименовании аппарата означает 100 (столько килограмм полезной нагрузки Nova-C сможет принять на борт) . Как в римской системе счисления. Разрабатываемые компанией аппараты следующего поколения – Nova-D и Nova-M – будут способны взять на борт 500 и 1000 килограмм соответственно. Но их запуски, вероятно, будут совершаться реже. Тут всё зависит от рыночного спроса.
Несмотря на то, что изначально компания не позиционировала себя как космическую, теперешние её планы довольно прозрачны: последовательно и с большой точностью совершать высадки на поверхность Луны для всех тех, кто хочет туда что-то отправить.
IM-1 – взгляд в будущее
По словам Мартина, преимущество компаний вроде Intuitive Machines состоит в том, что они могут выполнять такие миссии, которые не удалось бы выполнить государственным космическим агентствам.
Первая миссия компании называется IM1. Она будет нести много государственной полезной нагрузки: на борту аппарата разместятся шесть различных научных экспериментов от NASA. Также Nova-C возьмёт с собой камеру, пару гоночных луноходов на радиоуправлении (!!!) и другую коммерческую полезную нагрузку. IM-1 – это миссия, целью которой является вдохновение людей. И забор образцов лунного грунта.
Официальный логотип миссии IM-1
Спустя некоторое время после высадки на поверхность спутника, с посадочного аппарата спустятся два гоночных лунохода, которые положат начало эры лунного автоспорта и индустрии развлечений за пределами Земли. Луноходы будут управляться двумя командами старшеклассников с Земли, поднимая пыль на лунной гоночной трассе и снимая всё происходящее на камеру.
“Первая гонка на Луне” станет грандиозным финалом студенческого конкурса, организованного компанией Moon Mark для продвижения концепции обучения STEAM. Шесть команд старшеклассников, отобранных со всего мира, будут соревноваться в серии квалификационных раундов на Земле за право участвовать в гонках луноходов.
Команды-победители помогут в разработке аппаратов, которые будут создаваться компанией Lunar Outpost. Каждый из них будет уменьшенным аналогом разрабатываемого фирмой на данный момент лунохода MAPP.
Несмотря на то, что такого рода “состязание”, мягко говоря, выделяется среди всех остальных экспериментов миссии IM-1, оно будет иметь большое значение в столь важный для космической индустрии момент. Как говорит Трент Мартин:
Одна из вещей, от которой страдает аэрокосмическое сообщество, состоит в том, что оно довольно замкнутое. По сути, мы разговариваем сами с собой о том, насколько круты те вещи, над которыми мы работаем. Но забавные проекты вроде лунных гонок открывают космос для людей, которые им никогда не интересовались. Это особенно важно, когда дело касается тех аэрокосмических инженеров, что придут в отрасль в будущем. Я думаю, что важно вовлекать студентов в процесс как можно раньше. Если вы поймаете их ещё в средней школе, то через десять лет у вас будет множество инженеров, которые придут в отрасль и будут готовы создавать удивительные вещи.
Помимо гоночных луноходов, в миссии IM-1 будет участвовать ещё один интересный проект. Международная ассоциация лунных обсерваторий (ILOA) планирует отправить на поверхность спутника специальную камеру, которая сможет сделать первый снимок центра нашей Галактики с Луны. Этот эксперимент является своеобразным предшественником более амбициозного проекта по созданию обсерватории на Южном полюсе нашего спутника. В разработке оборудования ILOA будет сотрудничать с канадской компанией Canadensys Aerospace. Директор ILOA Стив Дёрст надеется, что камере удастся поймать в кадр часть посадочного модуля и лунную поверхность, а затем навестись на центр Млечного Пути. По его словам, этот снимок может стать по-настоящему легендарным, будучи подобным фотографии восхода Земли, сделанной в рамках миссии “Аполлон-8”, в ходе которой людям впервые в истории удалось выйти на окололунную орбиту.
Здесь – вся история небольшой голубой планеты и все достижения её жителей. Credit: NASA
Начало 21-го века века может ознаменоваться возвращением людей на Луну в попытке стать настоящей космической цивилизацией. Дёрст говорит, что первое изображение центра Галактики с Луны покажет то место, куда мы идём, а не откуда мы пришли. “С возвращением на Луну мы смотрим в будущее”, – отмечает он.
IM-2 – занимаем позицию на Южном полюсе
Если миссия IM-1 – это романтика, развлечения и мечты о счастливом будущем, то IM-2 – суровая реальность. В этой миссии Intuitive Machines отправит аппарат Nova-C на Южный полюс Луны. Состояться сие событие должно в конце 2022-го года. На Южном полюсе в ближайшее время развернётся множество активных действий. А всё благодаря обнаруженным в этой области запасам водяного льда. На Nova-C в рамках миссии IM-2 будет установлена настоящая буровая установка (разработанная NASA) и масс-спектрометр. Агентство хочет протестировать своё оборудование для обнаружения и извлечения водяного льда перед собственной лунной миссией под названием VIPER, в рамках которой в 2023-м году к Южному полюсу Луны на посадочном аппарате Griffin от Astrobotic отправится 350-килограммовый луноход.
Аппарат Nova-C с установленным на боковой панели буром. Credit: Intuitive Machines
На Nova-C в рамках IM-2 также отправится небольшой луноход от Nokia с системой связи стандарта 4G/LTE. Именно Nokia выпала честь создать первую систему высокоскоростной связи на Луне. Она будет иметь большое значение для навигации луноходов в удалённых областях спутника. В конечном итоге, NASA надеется, что к концу десятилетия эта система связи позволит отправлять изображения и видео высокой чёткости с территории лунной базы.
Ещё одной интересной полезной нагрузкой является собственная разработка Intuitive Machines. Micro-Nova, робот-попрыгунчик. Небольшой аппарат, который будет занят выполнением двух очень важных задач. Первая (и, вероятно, самая важная) заключается в том, чтобы помочь аппарату Nova-C совершить успешную посадку. Здесь Micro-Nova будет выступать в качестве навигационного модуля. Вторая его задача – исследовать окрестности после посадки.
Micro-Nova
Инженеры Intuitive Machines полагают, что их “попрыгунчик” может стать хорошим вариантом для изучения труднодоступных мест на Луне, вроде внутренностей глубоких кратеров с отвесными стенами, недоступными даже для самых продвинутых луноходов. По словам Мартина, Micro-Nova сможет “парить” над поверхностью, осматривая большие её участки.
Южный полюс – идеальное место для тестирования нового аппарата. Это уникальные пространства, испещрённые кратерами, горами и валунами, которые затрудняют поиск места посадки. А то место, куда необходимо посадить аппарат (освещённая Солнцем площадка с видом на Землю – для обеспечения бесперебойного электропитания и связи), скорее всего не будет содержать запасов водяного льда. Потому что лёд на Луне располагается в затенённых кратерах и им подобным местах.
Таким образом, Micro-Nova сможет расширить диапазон поиска требуемых ресурсов для будущих миссий. Этот аппарат поначалу сможет путешествовать всего на несколько километров, но в будущем компания планирует увеличить дальность его “полёта” до 30 километров от посадочной площадки. “Micro-Nova, небольшой вездеход и буровая установка… миссия IM-2 должна стать чрезвычайно важной для проверки концепции по использованию ресурсов in-situ”, – сказал Мартин.
Меняя правила игры
В ближайшем будущем Луна является приоритетным направлением работы для Intuitive Machines. Миссии CLPS дают фирме чем заняться, да и само окололунное пространство представляет собой место, где никто не отказался бы побывать. Но у компании есть врождённое стремление к созиданию и инновациям, выходящим за пределы её текущей миссии. По словам Мартина:
Мы всегда думаем о том, что будет дальше. И о том, как данную технологию можно будет применить в будущем.
Учитывая эти две особенности деятельности, компания занялась разработкой двигательной установки для Nova-C. В качестве топливной пары была выбрана набирающая сейчас популярность кислород-метановая. Мартин признал, что метан в качестве горючего – выбор весьма практичный. Его легко достать в Хьюстоне и обращаться с ним можно будучи одетым в простую рубашку. Но здесь есть и доля риска, поскольку ни одной компании или агентству до сих пор не удавалось использовать метан в космосе. Также стоит отметить, что метан можно добыть на Марсе, поэтому пара жидкий метан-жидкий кислород вполне имеет шанс стать топливом будущего. По этой причине инженеры компании решили, что игра стоит свеч.
Разработав эту технологию сейчас и доказав её пригодность для использования в космосе, мы сможем создать отличный транспорт. Если можно сделать что-то надёжное и простое в работе и устройстве, то ваша способность двигаться будет зависеть только от того, можно ли где-нибудь поблизости достать метан.
Огневые испытания кислород-метанового двигателя VR3500. Credit: Intuitive Machines
Примерно то же самое произошло и с системой навигации Nova-C. Инженеры компании признали, что навигация на основе машинного зрения – это будущее космических миссий. Поэтому они начали разработку собственного блока обработки изображений (VPU) и программного обеспечения для точной посадки и уклонения от опасностей. И пошли ещё дальше, решив поделиться своей технологией со всей космической отраслью: набор утилит под названием ThinVPU помог Intuitive Machines получить дополнительный контракт от NASA на 1,3 миллиона долларов. Сооснователь компании Тим Крейн отмечает:
Визуальная навигация все чаще применяется в космических миссиях, начиная от точной посадки и ориентации на местности, заканчивая участием в процедурах сближения и стыковки. Мы считаем, что предоставление космическому сообществу аппаратного и программного обеспечения ThinVPU повысит надёжность нашей навигационной системы машинного зрения и снизит общие затраты на разработку и тестирование этой технологии в отрасли.
Большая часть космической техники на данный момент является “готовой”. В том смысле, что огромное количество компонентов было разработано ещё во времена программы “Аполлон”. Это значительно сократило время и затраты на разработку аппаратов вроде Nova-C. Задача состоит в том, чтобы собрать эти компоненты вместе и заставить их слаженно работать. Но по словам Трента Мартина, разработка программного обеспечения занимает всё бóльшую часть времени в создании космических аппаратов.
А между тем, репозитории с открытым исходным кодом уже давно являются обычным делом в индустрии компьютерных игр, что заметно повысило количество инноваций в этой отрасли. Имея общий код для базовой структуры своих игр, разработчики могут сосредоточиться на расширении возможностей продукта, а не на изобретении велосипеда. ThinVPU может стать отправной точкой для создания такого репозитория программного обеспечения в космической отрасли.
Каждому, кто захочет провести орбитальную стыковку или совершить посадку на другом космическом теле, система машинного зрения так или иначе понадобится. Для того, чтобы она заработала, нужен код, способный связать работу камер и бортового компьютера – и он уже существует. Как говорит Мартин:
Зачем каждый раз создавать программное обеспечение заново, если можно этого не делать? Вместо этого давайте сделаем его общедоступным в формате с открытым исходным кодом. Вот компьютер. Вот камера. Вы создали фрагмент кода, который связывает их работу. Если у вас есть другая камера или процессор – добавьте их код в репозиторий. Через 10 лет вы сможете обратиться к этой базе данных и сказать: “Мне нужна вот такая камера и вот такой компьютер. О! Вот и мой код!»
Естественно, что не всё ПО будет в открытом доступе, и проприетарное программное обеспечение будет необходимо. Но фундаментальный код, который позволит начать разработку каждому, должен быть легко доступен. И такое хранилище программного обеспечения только ускорит развитие космических технологий. Исторически так сложилось, что аэрокосмические компании держали всё при себе. Теперь это может измениться также, как это произошло в игровой индустрии.
Новый подход
Космическая отрасль заметно преобразилась за последнее десятилетие. И одно из самых заметных изменений произошло с тем, как NASA ведёт свою деятельность. CLPS и подобные ей программы представляют собой новую форму партнёрства между государством и частным сектором, которое всё также необходимо для создания чего-нибудь космического. И в этой новой модели NASA выступает скорее в роли заказчика, чем в роли всеведущего оператора
Речь идёт о том, что космические аппараты принадлежат тем компаниям, которые их разработали и построили, а NASA лишь покупает их как услугу тогда, когда ему это требуется. Такой способ взаимодействия уже привёл к солидной экономии средств на доставке астронавтов и грузов на Международную космическую станцию с помощью кораблей серии Dragon от SpaceX.
Ослабление контроля со стороны государства породило новые компании, которые начали разрабатывать свои собственные космические аппараты, зачастую предпочитая испытывать “сырые” прототипы и терпеть неудачи, попутно собирая важные данные, дабы быстро перейти к следующему этапу разработки. Не так давно демонстрацию такой стратегии вы могли наблюдать и сами.
В декабре прошлого года сотни тысяч любопытных зрителей в интернете с интересом наблюдали испытательный полёт прототипа космического корабля Starship под номером SN8. Успешно выполнивший никогда ранее не выполнявшийся манёвр входа в атмосферу стальной гигант разлетелся на куски при посадке. Несмотря на то, что SN8 был полностью уничтожен, такой исход был предсказуем. Его двойник с серийным номером SN9 уже собран и ждёт своей очереди на запуск.
По словам Мартина, в традиционной аэрокосмической промышленности подрядчики тратят уйму времени, пытаясь получить требования перед созданием какого-либо нового изделия, а создание самих изделий зачастую происходит с половиной набора этих самых требований.
Новогодние праздники уже позади. Но видео всё равно классное. Credit: Intuitive Machines
Инженеры Intuitive Machines провели сотни огневых испытаний кислород-метанового двигателя посадочного аппарата Nova-C. Они отталкивались только от элементарных требований к прототипам. Поэтому окончательная лётная версия двигателя должна быть безупречна. А это вселяет уверенность в то, что Nova-C доставит полезную нагрузку на Луну с первой попытки. Мартин отмечает:
Мне нравится такой подход. Я долгое время работал на государство и никогда не сталкивался ни с чем подобным. Удивительно, как быстро всё движется в рамках программы CLPS. Если правительство продолжит идти по этому пути, то вскоре обнаружит, что у него есть надёжный рынок, на котором можно покупать услуги по доставке грузов на Луну. Источник
https://outerspaceland.com/004-IM-seizes-moment-with-Nova-C....
