Роскосмос. Главное за неделю: новости Байконура, астрономические открытия | Планетоход для Венеры
Готов к просмотру свежий выпуск новостей отрасли! Сегодня в дайджесте «Роскосмос. Главное за неделю»:
Показать / Скрыть текст▪️ Байконур готовится к запуску нового метеоспутника: «Протон-М» с аппаратом «Электро-Л» на стартовом комплексе;
▪️ энергодвигательные установки для дальнего космоса: представлены перспективные решения для межпланетных перелётов;
▪️ астрономические события: обнаружена первая звездная система — прародительница килоновой;
▪️ международное сотрудничество: Россия и ОАЭ в космосе.
В России спроектирован планетоход для изучения Венеры
Необычная форма аппарата позволяет ему собирать научные данные в агрессивной внешней среде
Российские инженеры придумали конструкцию робота, способного перемещаться в агрессивной внешней среде. Одно из его назначений — исследование поверхности Венеры, температура которой достигает 464 °C. Также он может изучать геотермальные источники и подводные вулканы на Земле. Корпус планетохода — полая сфера, внутри которой размещается научная аппаратура.
Двигается он по принципу инерциоида — за счет перемещающегося внутреннего массивного тела. Форма устройства позволяет уберечь исследовательские приборы от воздействия внешней среды. Аккумулятор обеспечивает его работу на протяжении полутора часов. По мнению экспертов, планетоход интересен с точки зрения инженерной мысли, но чтобы повысить его научную ценность, нужно увеличивать продолжительность его жизни — полутора часов для масштабных исследований недостаточно.
Грамотно спружинили
За всю историю изучения Венеры на ней ни разу не работал полноценный планетоход, способный перемещаться по поверхности. Все исследовательские миссии получали данные с неподвижного спускаемого аппарата или с атмосферных зондов. Это связано в первую очередь с агрессивной окружающей средой — температура на поверхности планеты достигает 464 °C, атмосферное давление до 92 раз выше, чем на уровне моря на Земле.
В таких условиях невозможно использовать планетоходы с колесами, ногами или гусеницами — высокая температура быстро уничтожит механизмы и любые «мягкие» материалы.
В МГТУ им. Н.Э. Баумана предложили создать аппарат, основанный на так называемом принципе инерциоида — он представляет собой сферу, а движется за счет перемещающегося внутреннего массивного тела. Роль последнего может выполнять большой прибор или аккумулятор — с помощью пневматического привода с жесткой пружиной он будет резко дергаться по направляющим в нужную сторону. Под действием такого внутреннего удара сфера подпрыгивает и передвигается.
Венера в начале ее прохождения вокруг Солнца
— При сферической конструкции корпуса достигается максимальное отношение объема к площади поверхности, оптимальная масса в условиях чрезмерного внешнего давления, минимальная площадь контакта с поверхностью, — рассказал профессор кафедры «Аэрокосмические системы» МГТУ Георгий Щеглов.
— Такой планетоход представляет собой изолированную капсулу, что делает его крайне устойчивым к агрессивному воздействию внешней среды, поскольку механические приводы и движители расположены внутри корпуса. На поверхности корпуса будут расположены небольшие отверстия — через них датчики смогут собирать необходимую информацию о поверхности Венеры.
Вся конструкция весит около 300 кг. При этом для эффективного движения масса подвижного груза должна составлять более половины от веса планетохода.
Расчеты показали, что средняя скорость движения планетохода может достигать 16 см/с. В течение полутора часов, на которые рассчитан аккумулятор, он способен пройти около полукилометра.
Отвести тепло
Одна из проблем планетохода будет заключаться в сбросе тепла, для того чтобы вся аппаратура работала, считает главный конструктор направления АО «Российские космические системы» Юрий Гектин.
— Можно, конечно, создать системы, которые будут функционировать в венерианских условиях, так как 464 °C — это еще не критичный уровень, но для некоторых видов аппаратуры такие условия неприемлемы, — отметил эксперт.
— Существуют виды изоляции, которые будут поглощать тепло, пока не расплавятся, — например, на основе солей лития. Создать батарею, которая будет работать при 464 °C, вообще не трудно. В крайнем случае можно поставить на планетоход радиоизотопный термоэлектрический генератор. Он, конечно, немного загрязнит Венеру, но работать при повышенной температуре будет прекрасно.
Венера ночном небе над Салготаряном, северная Венгрия
Научный сотрудник Института космических исследований РАН Дмитрий Горинов считает, что при полутора часах работы такой аппарат имеет относительно небольшую научную ценность. За это время планетоход не сможет продвинуться на расстояние, на котором измеряемые параметры — температура, давление, состав атмосферы и т.д. существенно изменятся.
— Особенности его формы и способа перемещения наверняка усложнят установку таких громоздких приборов, как спектральные анализаторы, грунтозаборное устройство, — добавил ученый. — Фотографии рельефа планеты можно сделать с помощью аэростатного зонда или с орбиты. С точки зрения инженерной мысли концепция аппарата очень интересная, но его научную программу еще предстоит продумать.
Как отмечают разработчики, планетоход сможет работать и дольше полутора часов — этот показатель зависит от используемой батареи. Используя более мощный источник питания, аппарат сможет пройти большее расстояние и собрать статистически значимый набор данных о состоянии почвы и атмосферы с разных мест планеты.
Авторы работы считают, что подобное устройство можно применять не только на Венере, но и на Земле — для исследования геотермальных источников, подводных вулканов, в первом корпусе ядерного реактора, в трубопроводах для химически активных веществ. Там аппарат снимет данные о составе тех или иных веществ, температуре, сделает снимки.
Вулканический пик Идунн Монс в области Имдр Регио на Венере
Дмитрий Горинов считает, что именно с отработки планетохода в таких условиях нужно начать практическую часть реализации проекта. Он напомнил, что иногда запуск подобных аппаратов важен для отработки технологий, а не получения данных, как было в случае американского марсианского летательного аппарата Ingenuity.
NASA разрабатывает ракету, способную долететь до Марса за 45 дней
Концепт-арт длинной ядерной ракеты на низкой орбите над Землей
Космическое агентство возобновило свою ядерную программу с целью разработки бимодальной ядерной силовой установки.
Мы живем в эпоху новой космической эры. Прямо сейчас сразу несколько агентств планируют отправить астронавтов на Луну в ближайшие годы. А уже в следующем десятилетии NASA и Китай планируют пилотируемые миссии на Марс. Вскоре к ним могут присоединиться и другие страны.
Эти и другие миссии, которые выведут астронавтов за пределы низкой околоземной орбиты (НОО) и системы Земля-Луна, требуют новых технологий, начиная от жизнеобеспечения и радиационной защиты и заканчивая энергией и двигательной установкой. Когда дело доходит до последнего, ядерная тепловая и ядерная электрическая двигательная установка является главным претендентом на использование.
В прошлом веке учёные потратили десятилетия на исследования ядерных двигателей во время космической гонки. Несколько лет назад NASA возобновило свою ядерную программу с целью разработки бимодальной ядерной силовой установки, которая могла бы обеспечить полеты к Марсу за 100 дней.
В рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) на 2023 год агентство выбрало ядерную концепцию для первого этапа разработки. Этот новый класс бимодальной ядерной двигательной установки использует «цикл подъема волнового ротора» и может сократить время полета до Марса всего до 45 дней.
Новый класс бимодальных NTP/NEP с циклом посадки волнового ротора, обеспечивающим быстрый полет к Марсу
По сути, всё сводится к двум концепциям, каждая из которых опирается на технологии, которые были тщательно протестированы и проверены. Для ядерно-тепловой двигательной установки (NTP) цикл состоит из ядерного реактора, нагревающего жидкое водородное топливо, превращая его в ионизированный газообразный водород (плазму), который затем направляется через сопла для создания тяги.
С другой стороны, ядерно-электрическая двигательная установка (NEP) полагается на ядерный реактор, который обеспечивает электроэнергией двигатель на эффекте Холла (ионный двигатель). Он генерирует электромагнитное поле, которое ионизирует и ускоряет инертный газ (например, ксенон).
Потребность в источнике электроэнергии, говорит Госсе, также поднимает вопрос отвода тепла в космосе, где преобразование тепловой энергии в идеальных условиях составляет 30-40 процентов. И хотя конструкции NTP являются предпочтительным методом для миссий с экипажем на Марс и далее, этот метод также имеет проблемы с обеспечением адекватных начальных и конечных массовых долей для миссий с высоким дельта-v.
Вот почему предпочтение отдается предложениям, включающим оба метода движения (бимодальный), поскольку они сочетают в себе преимущества обоих. Новое предложение предусматривает бимодальную конструкцию на основе реактора NERVA с твердой активной зоной, которая будет обеспечивать удельный импульс (Isp) в 900 секунд, что в два раза превышает нынешние характеристики химических ракет.
Основываясь на обычной двигательной технологии, пилотируемая миссия на Марс может длиться до трех лет. Такие миссии планируют запускать каждые 26 месяцев, когда Земля и Марс находятся на максимальном сближении и будут проводить в пути минимум от шести до девяти месяцев.
Транзит продолжительностью 45 дней сократит общее время миссии до месяцев, а не лет. Это значительно снизит основные риски, связанные с полетами на Марс, включая радиационное облучение, время, проведенное в условиях микрогравитации, и связанные с этим проблемы со здоровьем.
Итоги 2022 года в космонавтике. Александр Хохлов
Лекция состоялась в научно-популярном лектории центра «Архэ» в Санкт-Петербурге 14 января 2023 года.
Показать / Скрыть текст2022 год запомнится в первую очередь реализацией космических долгостроев: введением в эксплуатацию орбитального телескопа «Джеймс Уэбб» и беспилотным полётом вокруг Луны корабля «Орион» в рамках миссии «Артемида-1». Об этом и о других новостях года поговорим на лекции, посвященной итогам прошедшего года в космонавтике: о строительстве китайской орбитальной станции, о рекордах спутниковой группировки Starlink, о подготовке к орбитальному полёту «Старшипа», и о том, как санкции повлияли на Роскосмос. Не забудем и образовательную часть космонавтики – запуски в космос школьных и студенческих спутников: как в мире, так и в России.
Лектор: Александр Хохлов — руководитель проекта малых космических аппаратов в компании «Геоскан», член Северо-Западной организации Федерации космонавтики РФ, популяризатор космонавтики.2022 год запомнится в первую очередь реализацией космических долгостроев: введением в эксплуатацию орбитального телескопа «Джеймс Уэбб» и беспилотным полётом вокруг Луны корабля «Орион» в рамках миссии «Артемида-1». Об этом и о других новостях года поговорим на лекции, посвященной итогам прошедшего года в космонавтике: о строительстве китайской орбитальной станции, о рекордах спутниковой группировки Starlink, о подготовке к орбитальному полёту «Старшипа», и о том, как санкции повлияли на Роскосмос. Не забудем и образовательную часть космонавтики – запуски в космос школьных и студенческих спутников: как в мире, так и в России.