NASA + История

Проект HARP:
Между американской армией, военно-морскими и военно-воздушными силами в начале космической эры была своеобразная гонка за контроль над новым направлением — космическими запусками. Именно армия вывела на орбиту первый спутник США. Успех надо было закрепить, а потому идея канадского доктора Герри Булла по запуску спутников с помощью пушек приглянулась военным. Булл экспериментировал с возможностью подобных запусков в 1950-х годах. Он реализовал много небольших проектов, связанных с баллистикой и, в частности, с высокоскоростными пушками, заработав международную репутацию в этой области и в процессе работы завязав много контактов с американскими военными и учеными в этой сфере.

Летом 1961 года Булл вместе с американцем Дональдом Морделлом разработал планы проекта HARP (High Altitude Research Project — проект высотных исследований). Морделл начал искать финансирование. В итоге проектом заинтересовались как в Канаде, так и в США.

Ученые так спешили начать, что купили для проекта самую большую артиллерийскую установку в американском арсенале — 16-дюймовую пушку в комплекте с излишками пороховых зарядов. Американская армейская Лаборатория баллистических исследований выделила сверхмощный кран для ее перемещения и радарную систему слежения почти за миллион долларов.

Американским военным нужны были данные о составе атмосферы в ее высоких слоях, чтобы строить новые мощные самолеты и ракеты. Пушка, стреляющая зондами в тот регион, для этих целей подходила. Ну и упомянутый выше конфликт между армией и ВВС за контроль над космосом нельзя было списывать со счетов.

Окончательной целью проекта HARP было создание спутниковой пусковой установки. А потому вместо изначальной локации на севере от канадского Квебека отказались и выбрали место поближе к экватору, чтобы воспользоваться дополнительной скоростью, которая передается от вращения Земли.

Остров Барбадос, расположенный на 13 градусов севернее экватора, подходил для этого как нельзя лучше, так как там уже были две исследовательские станции. Территория же падения снарядов располагалась над Атлантическим океаном, так что шанс причинить разрушения был минимальным. На Барбадосе начала обустраиваться исследовательская площадка, которая в будущем увидит не одну сотню «бабахов» разной громкости.

В марте 1962 года Морделл и Булл на официальной пресс-конференции анонсировали проект HARP и модель снаряда «Мартлет» — начинку, которой и собирались стрелять в небо. В апреле началась заливка бетонного основания для пушки. Ее надо было установить вертикально. К концу лета были построены мастерские, складские здания, топливные склады, телеметрические и радиолокационные установки, а также множество других объектов. Местность начала напоминать настоящую стартовую площадку, но первый выстрел мегапушки пришлось отложить из-за Карибского кризиса и ожиданий большой войны.

Пушка впервые подала голос только 20 января 1963 года. Впервые в истории орудие такого калибра выпустило в небо тестовый снаряд почти под прямым углом. Он весил 315 килограммов и разорвал воздух на начальной скорости 1000 м/с. Весь полет занял чуть меньше минуты. Снаряд поднялся на высоту до 3 километров, а затем упал в километре от берега.

На следующий день стреляли уже специально спроектированным снарядом «Мартлет 1». Он взлетел куда выше — на высоту 26 километров — и находился в воздухе 145 секунд. Потом был выстрел на 27 километров и пуск первого снаряда с радиопередатчиком. Тесты оказались успешными, ученые отправились переделывать модель снаряда. Его вторая версия в апреле 1963 года смогла подняться на высоту 92 километров, побив тем самым предыдущий рекорд, который составлял чуть более 70 километров. Но до официальной границы с космосом — линии Кармана — не хватило 8 километров.

Впечатленная первыми успехами, американская армия увеличила финансирование проекта. До конца года запустили еще 20 «Мартлетов», каждый из которых уверенно преодолевал высоту в 80 километров. Эти запуски были относительно дешевыми — $3000 за каждый — куда дешевле ракетных пусков. Да и производить их можно было с интервалом всего лишь в час. А частота успешных пусков (то есть выстрелов) была несравнимо больше. Да и кое-какие данные по атмосфере на тех высотах удалось собрать. Всего за время существования проекта вторые «Мартлеты» были запущены более 200 раз.

В 1964 году решено было увеличить мощность выстрелов за счет удлинения ствола 16-дюймовой орудийной системы. Это было связано с тем простым фактом, что более длинный ствол позволял топливным газам толкать снаряд в течение более длительного времени, что приводило к более высокой скорости при выходе из дула.

Для установки удлинителя к морде пушки сперва приварили фланец. Затем кронштейн был сварен в нескольких метрах от морды, чтобы можно было прикрепить стержни жесткости. Удлинитель ствола был оснащен собственным фланцем и имел кронштейн жесткости. Удлинитель установили, объединив два фланца, а затем закрепив стержни жесткости к обоим кронштейнам. Стержни жесткости были регулируемыми, чтобы обеспечить точное выравнивание ствола.

Скорость и высота полетов увеличилась. Но этот импровизированный удлинитель не продержался долго. На 11-м тестовом пуске он развалился. Тем не менее работы в этом направлении продолжились: пушку решили удлинить почти в два раза — до 36 метров. После реализации этого решения масса возросла до 100 тонн.

Аналогичная 16-дюймовая пушка была установлена вблизи американо-канадской границы. Ее также удлиняли, но дважды. В конце концов ее длина достигла 53 метров.

На протяжении всего своего существования проект HARP сталкивался с критикой со стороны бюрократов и ограничениями финансирования со стороны канадского руководства. К тому же США углублялись в ведение Вьетнамской войны — все внимание и финансы военных переключились туда.

В 1966 году в рамках проекта успели построить третью пушку на аризонской земле в США — схожую с той, что была на Барбадосе. Но там успели выполнить всего несколько пусков. Один из них стал рекордным: в ноябре 1966 года снаряд «Мартлет 2» запустили на высоту 180 километров. Достижение для того времени держится и по сей день.

Первой из проекта вышла канадская сторона. Суборбитальные исследовательские полеты не обеспечили достаточного дохода для финансирования продолжающегося проекта. Необходимо было, чтобы спутник вращался на орбите, но в рамках проекта HARP в обозримой перспективе выполнить это было невозможно.

У Булла в загашнике была версия снаряда «Мартлет 4» с ракетным двигателем на первой ступени. Однако воплотить его в жизнь он не успел. Вскоре за канадцами от финансирования проекта отказались и американцы. Армия проиграла гонку за контроль над космосом, а насущный горячий конфликт во Вьетнаме не располагал к финансированию полетов в облаках.

Пушки каждые 30 лет:

Казалось бы, эту историю можно было бы похоронить да забыть. В последние десятилетия человечество научилось стабильно и с минимальным процентом отказов запускать аппараты в космос. Да, это по-прежнему обходится в кругленькую сумму, однако ничего лучше пока банально не существует. Но и запуск с помощью пушки, как оказывается, также хотят возродить. Американская компания Green Launch представила водородную пушку для дешевого и экологичного вывода спутников на околоземную орбиту. Из нее даже успели демонстрационно бахнуть в декабре 2021 года.

Главный по научной части проекта — доктор Джон Хантер. Он известен тем, что в первой половине 1990-х, работая в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, возглавил проект Super HARP. То есть спустя 30 лет после первых попыток пострелять из пушки в космос была еще один заход.

Вместо одного прямого ствола в пушке SHARP использовалась L-образная конструкция из двух отдельных секций: стальной секции сгорания с насосной трубой длиной 82 метра и пусковой трубы (собственно, ствола) длиной 47 метров. Эти две секции были соединены под прямым углом. Основным топливом для производства выстрелов был водород, а стреляли небольшими снарядами весом около 5 килограммов. Проект задумывался как система запуска спутников с активной первой ступенью, однако в 1995 году его финансирование было свернуто.

Прошло 30 лет, и Хантер снова появился на радарах со своей инновационной системой запусков. Рекорд скорости снаряда, запущенного его системой на водороде, достигает 11,2 км/с. Правда, снаряд этот был совсем небольшим. Инженеры Green Launch планируют снизить скорость до 6 км/с, чтобы уменьшить износ ствола.

Естественно, при такой начальной скорости ни о каком выводе на стационарную орбиту Земли речи не идет. Green Launch собирается стрелять небольшими двухступенчатыми ракетами, которые будут ускоряться и направляться на корректную орбиту собственными двигателями.

По оценкам Green Launch, задействованные силы ускорения достигнут пика примерно в 30 000 G. По заявлениям специалистов компании, это не представляет проблемы даже для многих стандартных электронных компонентов, а для небольших защищенных спутников и вовсе не должно быть препятствием.

Говорят, что стоимость запусков будет минимальной — может, десятая часть от затрат на стандартный запуск с ракетой-носителем. К тому же водород чище и экологичнее, а владельцы спутниковых группировок смогут распределять риски. Одно дело — потерять 200 спутников за раз из-за взрыва одной ракеты и совсем другое — лишиться только одного.

До конца этого года ребята из Green Launch собираются преодолеть своими снарядами границу с космосом по линии Кармана. А пока на сотрудничество с ними подписался Гарвард: их снарядами будут стрелять на высоту 30 километров и выше, чтобы собрать пробы воздуха в мезосфере и определить содержание там изотопного газа. Это зона, которая слишком высока для воздушных зондов и слишком низка для спутников.

Естественно, из такой установки не получится запустить пилотируемый корабль к Луне по фантазиям Жюля Верна. Однако какую-то свою нишу проект вполне может отыскать. Мы же продолжим следить за тем, каких успехов удастся добиться Green Launch и SpaceLaunch. Как бы то ни было, проекты это амбициозные и интересные.

Взято отсюда

Спасибо за внимание!

P.S. Вы найдете еще много интересных постов у меня в профиле о науке, истории и географии.
Предыдущий пост:
Почему самый населенный остров мира сегодня пуст? | История острова Хасима (Хашима)

Когда в 1964 году молодой Карл Саган посетил лабораторию Дельфин Пойнт на острове Сент-Томас, он, скорее всего, не подозревал, что будет творится в этом месте.

Саган принадлежал к тайной группе под названием «Орден Дельфина», которая, несмотря на своё название, занималась поиском внеземного разума.

В группе также состоял эксцентричный нейробиолог доктор Джон Лилли. В книге 1961 года «Человек и дельфин» он выдвинул теорию, согласно которой дельфины хотят (и, вероятно, могут) общаться с людьми. Труды Лилли вызвали научный интерес к межвидовому общению, что привело к началу эксперимента, который пошёл немного... не так.

Попытка установить связь между дельфинами и людьми

Астроном Фрэнк Дрейк из Национальной радиоастрономической обсерватории в Западной Вирджинии возглавлял проект «Озма», в рамках которого учёные искали внеземную жизнь с помощью радиоволн, излучаемых другими планетами.

Прочитав книгу Лилли, Дрейк с восторгом провёл параллели между своей собственной работой и работой Лилли. Дрейк помог доктору получить финансирование от НАСА и других правительственных организаций, чтобы реализовать свою идею: создать коммуникационный мост между человеком и дельфином.

Затем Лилли построил лабораторию, в которой на верхнем уровне располагалось рабочее пространство, а на нижнем - вольер для дельфинов. Укрытое на живописном берегу Карибского моря здание он назвал Dolphin Point.

Когда 23-летняя местная жительница Маргарет Хоу Ловатт узнала о существовании лаборатории, то поехала туда из чистого любопытства. Она с нежностью вспоминала истории из своей юности, где говорящие животные были одними из её любимых персонажей. Она надеялась каким-то образом стать свидетелем настоящего научного прорыва, который сделал бы эти истории реальностью.

Прибыв в лабораторию, Ловатт столкнулась с её директором Грегори Бейтсоном, известным антропологом. Когда Бейтсон поинтересовался, зачем пришла Ловатт, она ответила: «Ну, я слышала, что у вас есть дельфины... и я решила прийти и посмотреть, могу ли я чем-то помочь».

Бейтсон разрешил Ловатт понаблюдать за дельфинами. Возможно, желая дать ей почувствовать себя полезной, он попросил также делать записи во время наблюдения за ними. Его, а затем и Лилли подкупил энтузиазм девушки, а потому несмотря на отсутствие подготовки, её пригласили работать в лабораторию.

Маргарет Хоу Ловатт становится прилежным исследователем

Вскоре преданность Маргарет Хоу Ловатт проекту Лилли усилилась. Она усердно занималась с дельфинами, которых назвали Памела, Сисси и Питер. Ежедневными занятиями она побуждала их к воспроизведению звуков, похожих на человеческие.

Но процесс становился утомительным, а прогресс был незначительным.

Маргарет Хоу Ловатт ненавидела уходить по вечерам и чувствовать, что впереди ещё много работы. Поэтому она убедила Лилли позволить ей жить в лаборатории, гидроизолировав верхние комнаты и затопив их водой на пару футов. Таким образом, человек и дельфин могли занимать одно и то же пространство.

Ловатт выбрала Питера для обновлённого, иммерсивного языкового эксперимента. Они сосуществовали в лаборатории шесть дней в неделю, а на седьмой день Питер проводил время в вольере с Памелой и Сисси.

Голосовые тренировки Питера продолжались, но вместе с тем Ловатт заметила, что «он очень, очень интересовался моей анатомией. Если я сидела, а мои ноги были в воде, он приплывал и долго смотрел на заднюю часть моего колена. Он хотел знать, как эта штука работает, и я была так очарована этим».

Очарована – это, наверное, не то слово, которым можно описать, что чувствовала Ловатт, когда Питер, дельфин-подросток с определёнными желаниями, стал немного более... возбуждённым. Она рассказала интервьюерам, что он «тёрся о моё колено, ногу или руку». Теперь перемещение Питера обратно в вольер из комнаты с Люси стало настоящим логистическим кошмаром – животное активно этому сопротивлялось.

Поэтому, нехотя, Маргарет Хоу Ловатт решила удовлетворять сексуальные желания дельфина с помощью рук. «Включить это в процесс обучения и позволить этому происходить было самым простым решением... это просто становилось раздражающей частью происходящего, как зуд, просто избавьтесь от этого, мы закончим и пойдём дальше».

Ловатт настаивает, что «с моей стороны это не было сексуально... возможно, чувственно. Мне показалось, что это сделало нашу связь более тесной. Не из-за сексуальной активности, а из-за проведённого вместе времени. Я была там, чтобы узнать Питера».

Тем временем любопытство Дрейка к успехам Лилли росло. Он послал одного из своих коллег, 30-летнего Сагана, проверить, как идут дела в Дельфин-Пойнт.

Дрейк был разочарован, узнав, что характер эксперимента оказался не таким, как он надеялся; он то ожидал прогресса в расшифровке языка дельфинов. Скорее всего, это стало началом конца финансирования Лилли и его команды. Тем не менее, привязанность Ловатт к Питеру росла, даже когда проект начал затухать.

Но к 1966 году Лилли был больше увлечён изменяющей сознание силой ЛСД, чем дельфинами. Лилли познакомили с наркотиком на одной из голливудских вечеринок. Его друзья впоследствии вспоминали, что за считанные месяцы из учёного в белом халате Лилли превратился в самого настоящего хиппи.

Кроме того, Лилли принадлежал к эксклюзивной группе учёных, получивших правительственную лицензию на исследование действия ЛСД. Он давал дозы психоделика и себе, и дельфинам в лаборатории. К счастью, на дельфинов наркотик практически не подействовал. Однако из-за такого беспечного отношение Лилли к безопасности животных финансирование лаборатории прекратилось окончательно.

Так закончилась жизнь Маргарет Хоу Ловатт с дельфином. Девушка конечно же воспротивился отъезду Питера в тесную лабораторию Лилли в Майами, где было мало солнечного света. Через несколько недель пришли ужасные новости: Джон Лилли позвонил Маргарет и сказал, что Питер покончил жизнь самоубийством.

Рик О'Барри из проекта «Дельфин» и друг Лилли подтверждает использование термина «самоубийство». «Дельфины не дышат воздухом автоматически, как мы... Каждый вдох – это сознательное усилие. Если жизнь становится слишком невыносимой, дельфины просто делают вдох и погружаются на дно».

Убитый горем Питер не понимал разлуки. Горе утраты отношений было слишком велико. Маргарет Хоу Ловатт была опечалена, но в конечном итоге испытала облегчение от того, что Питеру не придётся терпеть жизнь в замкнутой лаборатории Майами. «Теперь он не несчастен, его просто не стало. И это было хорошо».

После неудачного эксперимента Ловатт осталась в Сент-Томасе. Она вышла замуж за фотографа, который работал над проектом. Вместе они родили трёх дочерей и превратили заброшенную лабораторию в Дельфин-Пойнт в дом для своей семьи.

Если вам понравился текст, подписывайтесь на мой телеграмм канал - больше там.

Уже более шестидесяти лет Марс привлекает к себе внимание мирового учёного сообщества. Что немаловажно, интерес к планете лишь растёт от года к году, и вот уже не за горами первые пилотируемые полёты. В этом ролике мы поведаем вам об основных вехах изучения красной планеты марсоходами.

UPD: добавили текстовую версию, приятного чтения!

В феврале этого года мы стали свидетелями большого события. Запущенный 30 июля прошлого года марсоход Perseverance совершил мягкую посадку на поверхности красной планеты. В комплекте с ним был доставлен роботизированный вертолёт Ingenuity, предназначенный для демонстрации возможности полётов на Марсе. Чуть позже, в мае, мягкую посадку совершил аппарат Чжужун, находящийся в составе миссии Тяньвэнь-1. Это китайская полномасштабная исследовательская программа, которая, помимо спускаемого аппарата, включает в себя орбитальную лабораторию. Интерес к Марсу сейчас силён как никогда, особенно учитывая планы Илона Маска на первый пилотируемый полёт к планете в ближайшие пять лет. На фоне такого ажиотажа мы решили вспомнить, с чего начинались первые исследования планеты.

Начнём с краткой справки. Марс – четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размеру планета Солнечной системы. Относится к планетам земной группы, то есть обладает высокой плотностью и состоит преимущественно из кислорода, кремния, железа, магния и других тяжелых элементов. В частности, из-за большого содержания оксида железа, поверхность планеты имеет красноватый цвет. Отсюда и пошло знаменитое название «красная планета». Рельеф Марса разнообразен, здесь есть ударные кратеры, вулканы, долины и даже ледниковые шапки на полюсах, совсем как на Земле. Вокруг планеты вращаются два маленьких спутника неправильной формы, Деймос и Фобос. Все названия заимствованы из древнегреческой и древнеримской мифологий. Марс – бог войны, Деймос и Фобос, они же Ужас и Страх в переводе – его сыновья. Первые упоминания небесного тела относятся к 1534 году до нашей эры.

На протяжении почти трёх тысячелетий с этого момента Марс оставался недосягаем. Но всё резко изменилось в 60-ых годах прошлого века. Первыми покорять планету взялись учёные из Советского Союза. Процесс проходил не очень гладко: аппараты либо не могли совершить мягкую посадку, из-за чего разбивались, когда цель была уже близка, либо теряли связь незадолго после запуска. Но в 1971 году их ждал большой успех. Была запущена Автономная Межпланетная Станция Марс-3. Спускаемый аппарат, являющийся частью проекта, впервые в истории совершил успешную посадку на поверхность красной планеты. Спустя полторы минуты после посадки, станция была приведена в рабочее состояние. Учёные уже готовились получить первые снимки Марса, но через 14,5 секунд вещание было прекращено. Причиной тому послужили неправильные выдержки, выбранные разработчиками фототелевизионной системы. Снимки получались пересветленными и были почти непригодны для дальнейшего анализа. Несмотря на такую оплошность, орбитальная станция Марс-3 проработала больше года и всё это время передавала данные о планете.

В 80-ых были предприняты программы Фобос-1 и Фобос-2, в ходе которых спутник был тщательно изучен. Но их масштаба было недостаточно. К сожалению, Марс-3 так и остался единственным триумфом в истории советских исследований Марса.

По другую сторону океана тоже велись интенсивные работы. Так, с 1962 по 1973 год в рамках программы Маринер к Марсу были запущены 10 аппаратов. Один из них, Маринер-9, стал первым искусственным спутником планеты. Однако по-настоящему знаменательным стало другое событие. Учтя в своих разработках наработки и ошибки советских коллег, 20 августа 1975 года НАСА запустило Викинг-1. Спустя 11 месяцев спускаемый аппарат совершил успешную посадку на планету и начал передавать на Землю снимки. Именно на них люди впервые смогли увидеть марсианские ландшафты, причём в цвете. Аппарат успешно проработал до 11 ноября 1982 года, но в этот день, при неудачной перезагрузке, навсегда пропал из эфира. Параллельно с первым Викингом, на обратной стороне планеты работал Викинг-2, который собирал данные вплоть до 1981 года. Они считаются первыми успешными исследовательскими модулями. Но есть одна загвоздка: они не двигались.

Первым исследовательским модулем, сумевшим покорить марсианский грунт, стал Sojourner. Он совершил посадку на поверхность планеты 4 июля 1997 года в составе спускаемого аппарата Pathfinder. Марсоход работал в течение 83 сол (марсианские сутки, 1 сол = 24ч 39м на Земле) и выполнил 15 анализов пород, благодаря чему ученые смогли сделать выводы относительно климата и атмосферы планеты. В частности, о высокой вулканической активности и присутствии на Марсе воды в прошлом. Прежде чем связь с Pathfinder была потеряна, Sojourner преодолел дистанцию в 100 метров.

Следующими на Марсе побывали роверы-близнецы второго поколения, Spirit и Opportunity. Оба совершили мягкую посадку на поверхность планеты в январе 2004 года, 4 и 25 числа соответственно. Марсоходы были рассчитаны на работу в течение 90 сол, после чего должны были уйти на покой. Однако им на руку сыграл ветер. Он сдувал пыль и песок, оседавшие на поверхности солнечных батарей, благодаря чему выработка электроэнергии значительно превышала планируемые показатели. Таким образом, Spirit удалось проработать целых шесть лет, а Opportunity и вовсе стал настоящим долгожителем. Он работал вплоть до 18 июня 2018 года, тогда всю планету охватила мощнейшая пылевая буря, и аппарат перестал выходить на связь.

С технической точки зрения эти марсоходы крайне примечательны. На момент их создания (2003 год), в них стояли самые совершенные компьютеры, что позволило создать аналитическую систему для определения наиболее лёгкого пути. Работала она следующим образом: две камеры ровера проводили анализ местности на наличие опасных и труднопроходимых мест, после чего делали снимки. Затем изображения совмещались в стереокартинку, на основании которой строился маршрут. Данная система также внесла большое влияние в успех миссий. За свой рабочий цикл аппараты передали обширнейший массив информации о планете.

С августа 2012 года вместе с Opportunity по Марсу колесит ещё один ровер, Curiosity. Он относится к третьему поколению марсоходов НАСА, и значительно превосходит своих предшественников. На Земле аппарат весит внушительные 900 килограмм. Причина такому весу – большое количество исследовательской аппаратуры на борту. Можно даже сказать, что он везёт на себе целую химическую лабораторию. Дабы обеспечить такое габаритное устройство достаточным количеством энергии, инженерами было принято решение отказаться от солнечных батарей. Их эффективность на таком габаритном устройстве была бы крайне мала. Вместо них ровер питает и обогревает радиоизотопный термоэлектрический генератор, использующий в качестве источника энергии процесс распада диоксида плутония-238. Его ресурса хватит ещё на 25-30 лет, так что можно с уверенностью сказать о том, что решение это было крайне успешное.

Основной целью миссии Curiosity является поиск жизни на планете и попутное изучение химического состава различных пород. Так, проводя бурения, марсоход обнаружил водяной лёд под слоем грунта. Помимо этого, с его помощью была найдена галька, образованная потоками жидкой воды. Оба факта окончательно закрепили утверждение о том, что на Марсе есть вода. Вот уже на протяжении девяти лет марсоход ежедневно отправляет на Землю марсианские панорамы, записанные с его 17-ти видеокамер.

Их вы можете посмотреть в видео сверху (с 7:20).

Такова на данный момент история изучения красной планеты марсоходами. Впереди ждут великие открытия и множество интересных проектов, включая российско-европейский ExoMars.

Если вы хотите узнать больше про современные программы освоения Марса, поддержите пост плюсами и оставляйте комментарии. Так мы поймем, что сегодняшняя тема была вам интересна. Спасибо за внимание!