Подробности

Опубликовано: 05.03.2015 12:10

Системы, состоящие из более чем одной звезды, имеют сложное подвижное гравитационное поле. Оно значительно усложняет процесс формирования планет, однако не делает его невозможным. В прошлом удавалось найти экзопланеты, вращающиеся вокруг двух, трех и даже четырех звезд. Ученые, однако, до сих пор пытаются изучить, как и какие планеты формируются в сложных гравитационных условиях.

Единственной известной экзопланетой в четырехзвездной системе до сих пор была KIC 4862625, обнаруженная в 2013 году благодаря данным, собранным телескопом Кеплер. Недавно американские астрономы, изучавшие систему 30 Овна (30 Ari) в 136 световых годах от Земли, обнаружили, что она состоит не из трех звезд, как считалось раньше, а из четырех. Это открытие автоматически сделало газовый гигант 30 Ari b второй известной планетой в системе четырех солнц. По оценкам астрономов, масса 30 Ari b в 10 раз больше массы Юпитера, а год на планете длится 335 земных дней.

Новое открытие позволяет предположить, что четырехзвездные системы являются не таким редким явлением, как считалось ранее. Они могут быть достаточно стабильными, если состоят из двух пар звезд, расположенных на достаточном удалении друг от друга и вращающихся вокруг общего центра масс. В системе 30 Ari расстояние между парами звезд составляет 1,67 астрономической единицы. Астрономы уверены, что орбита планеты не охватывает вторую пару звезд. В прошлом было найдено много планет, вращающихся вокруг двойных звезд. По понятным причинам, их обычно называют татуинами.

Как говорят специалисты, при взгляде с поверхности 30 Ari b в небе можно будет различить одно солнце и две очень ярких звезды, видимых даже днем. Телескоп дал бы возможность определить, что одна и этих звезд в небе в действительности состоит из двух светил, вращающихся вокруг друг друга.

Ученых особо интересует, как наличие гравитационных полей нескольких звезд влияет на ранние этапы процесса формирования планет. Считается, что гравитационные поля звезд деформируют орбиты планет и способствуют росту их массы. Для подтверждения этого предположения необходимо найти так называемые «горячие юпитеры» – газовые гиганты, находящиеся на сверхнизких орбитах. Сообщается, что астрономы представили способ поиска составных звездных систем с экзопланетами. Результатом наблюдений стала система HD 2638 из трех звезд и горячего газового гиганта. Ученые настроены оптимистично, поскольку все имеющиеся находки указывают на связь между крупными планетами и системами из нескольких звезд.

Подробности

Опубликовано: 04.03.2015 11:12

Представители американского космического агентства и компании Bigelow Aerospace сообщили, что все испытательные операции с малым модулем BEAM будут завершены к следующему четвергу. Перед отправкой аппарата на мыс Канаверал его покажут журналистам. Пресса впервые получит возможность провести съемку модуля, о котором на данный момент мы знаем лишь по макетам и компьютерным визуализациям.

Компания Bigelow с 1999 года занимается разработкой трансформируемых космических конструкций. Окончательной целью компании является создание на низкой орбите Земли туристической станции, состоящей из надувных модулей объемом 330 куб. м каждый (для сравнения, внутренний объем модуля «Звезда» - 75 куб. м.). Преимуществом технологии трансформируемых модулей является рекордно малая масса выводимого в космос герметичного объема.

2006 и 2007 году при помощи ракет «Днепр» на орбиту были выведены модули «Генезис I» и «Генезис II» компании Bigelow, которые продемонстрировали надежность технологии. В 2012 году компания получила контракт от НАСА стоимостью 17,8 млн долларов на создание малого испытательного модуля МКС, получившего название BEAM (Bigelow Expandable Activity Module). Он обладает достаточно скромными характеристиками. Масса BEAM составляет всего 1,36 т. После раскрытия диаметр модуля увеличится до 3,2 м, длина до 4 м, а герметичный объем составит 16 куб. м. Предполагается, BEAM будет доставлен на МКС в сентябре 2015 года в негерметичном багажнике корабля SpaceX Dragon и пробудет в составе станции до 2017 года.

Считается, что контракт на разработку модуля МКС является неформальной помощью НАСА компании Bigelow. Не секрет, что американское космическое агентство не планирует вкладывать средства в строительство новой станции после окончания эксплуатации МКС, однако и уходить с орбиты НАСА не хочет. Американцы надеются, что место государства на низкой орбите Земли займут частные компании. Несмотря на громкие обещания Bigelow подготовить два модуля будущей станции BA-330 к 2017 году, маловероятно, что у компании хватит собственных средств на их запуск и эксплуатацию. Можно ожидать, что ближе к 2020 году государственная помощь проекту «надувной» станции будет увеличиваться.

Подробности

Опубликовано: 03.03.2015 11:54

Пока Россия только решается на то, чтобы завершить строительство национального сегмента Международной космической станции, НАСА планирует развивать и наращивать свой сегмент. В воскресенье астронавты Терри Вертс и Барри Уилмор совершили очередной, третий за последнее время сеанс работы в открытом космосе (EVA-31). Предыдущие два сеанса состоялись в конце февраля.

Сейчас для стыковки американских и японских грузовых кораблей с МКС используется канадская рука-манипулятор Canadarm2. Космический аппарат сближается со станцией, после чего астронавты вручную захватывают его манипулятором и переносят к стыковочному устройству. Этот процесс занимает достаточно много времени и требует аккуратной и напряженной работы на борту станции. Отстыковка сейчас – не менее сложный процесс, поскольку разъединение всех коммуникаций и блокировка люков производятся вручную. Поскольку эксплуатация пилотируемого корабля предполагает возможность быстрой эвакуации экипажа, для нее такой режим работы не подходит.

Для стыковки шаттлов с МКС использовался герметичный стыковочный переходник PMA-2 (Pressurised Mating Adapter 2), расположенный на переднем стыковочном порте узлового модуля №2 (Node 2). Еще один PMA-3 находится на хранении на боковом узле модуля Node 3, где его использование невозможно.

При эксплуатации разных грузовых и пилотируемых кораблей, на МКС потребуется два рабочих стыковочных узла. Поэтому цель всех нынешних работ – подготовить PMA-3 к перемещению на зенитный боковой порт Node 2. Эта процедура запланирована на середину года. Кроме того, оба стыковочных адаптера необходимо модернизировать, чтобы они могли обслуживать новые космические корабли, поскольку на кораблях Dragon и CST-100 будет использоваться не система стыковки АПАС, применявшаяся на шаттлах, а новая SIMAC. Поскольку эта американская система разработана на основе АПАС, будет достаточно установить на стыковочных адаптерах новые переходные механизмы (IDA 1 и 2 на рисунке).

Планы НАСА усложняются тем, что сейчас зенитный порт модуля Node 2 используется в качестве резервного для грузовых кораблей. Когда на нем будет установлен стыковочный механизм PMA-3, станции потребуется новый запасной узел, а значит, на МКС ожидается еще одна перестановка. Итальянский многоцелевой модуль снабжения «Леонардо», расположенный на надирном узле модуля Node 1 (этот узел станет резервным для кораблей), будет перемещен на передний порт Node 3. Наконец, осеню МКС ждет увеличение. К заднему порту Node 3 будет пристыкован «надувной» складской модуль BEAM, разработанный и построенный компанией Bigelow.

В начале февраля астронавт ЕКА Саманта Кристафоретти уже провела испытания герметичности стыковочного шлюза между «Леонардо» и Node 1. Затем работу продолжили в открытом космосе астронавты Терри Вертс и Барри Уилмор. На первом этапе они подготовили герметичные стыковочные переходники (PMA) к установке на них переходных механизмов новой стыковочной системы (IDA). В основном им пришлось заниматься прокладкой и подключением большого количества кабелей. Кроме того, во время второго выхода с двух иллюминаторов модуля Node 3 были сняты крышки противометеоритной защиты. В ходе заключительного сеанса они установили новое универсальное оборудование связи, которое понадобится для обмена данными с новыми грузовыми и пилотируемыми кораблями во время сближения. Сейчас японские грузовые корабли HTV и американские Orbital Cygnus используют систему PROX, а SpaceX Dragon – коммерческий блок УКВ-связи CUCU. Каждая система имеет свои ограничения и не предназначена для голосовой связи между станцией и сближающимся с ней кораблем. Эти недостатки устранит общая система коммуникации для посещающих транспортных средств – C2V2 (Common Communications for Visiting Vehicles).

Выходы в открытый космос сопровождались неприятными, но, к сожалению, ожидаемыми сложностями. Из-за существующих технологических недостатков в системе охлаждения скафандра EMU (фильтры забиваются частицами, наличие которых допускается в технической воде), внутрь шлема скафандров во время работы попадает вода. Впервые проблема проявилась в 2013 году, когда из-за большого количества воды в шлеме астронавта Луки Пармитано пришлось срочно прерывать программу выхода EVA-23. Во время второго февральского выхода (EVA-30) небольшое количество воды скопилось в шлеме Терри Вертса, однако, как пояснили в НАСА, после проведенной модернизации скафандра, угроза захлебнуться исключена.

Подробности

Опубликовано: 02.03.2015 10:45

В 2013 году НАСА анонсировало новую миссию на Марс. В 2020 году на эту планету должен отправиться марсоход, для экономии построенный на платформе успешно работающего аппарата Curiosity. Летом прошлого года для него был утвержден комплекс научных приборов. Предполагается, что аппарат, известный пока под именем «Марс 2020», станет первым в серии из нескольких марсианских исследовательских аппаратов, объединенных одной целью – доставкой образцов грунта на Землю. На марсоход ложилась задача по сбору и хранению проб грунта. Следующий посадочный аппарат должен был забрать контейнер с образцами и при помощи небольшой ракеты вывести его на орбиту Марса. Затем перелетный модуль доставит контейнер на орбиту Луны, откуда его заберут астронавты НАСА. Они, в свою очередь, доберутся туда на новом корабле «Орион».

24 февраля состоялось заседание Группы по анализу программ изучения Марса. Ведущий ученый проекта «Марс 2020» из Лаборатории реактивного движения НАСА Кен Фарли рассказал, что разработчики приняли решение отказаться от установки на марсоход контейнера для хранения образцов. По новому плану, аппарат будет отбирать образцы в интересующих ученых местах и оставлять их на поверхности Марса. По словам Фарли, разработчиков беспокоила постоянно возрастающая ценность марсохода при хранении проб в контейнере. При этом работающая с ним команда постепенно была бы вынуждена управлять аппаратом все более осторожно, поскольку его потеря нанесла бы большой ущерб долгосрочным планам и усложнила последующие миссии.

Отказ от хранения образцов означает, что на марсоход не придется устанавливать специальный контейнер и дополнительный манипулятор. Конечно, у нового решения есть очевидный недостаток. Упрощая миссию 2020 года, разработчики автоматически усложняют себе работу в будущем. Второй аппарат, пока не анонсированный и не включенный в план финансирования НАСА, вынужден будет пройти по маршруту марсохода 2020 года, найти на поверхности планеты отобранные образцы и собрать их, прежде чем сможет отправить контейнер с грунтом на орбиту.

Подробности

Опубликовано: 27.02.2015 11:17

В четвертом номере журнала «Космическая техника и технологии», выпускаемом РКК «Энергия», вышла статья, посвященная истории выбора посадочной системы пилотируемого транспортного корабля нового поколения. Авторы статьи – первый заместитель генерального конструктора корпорации Николай Брюханов, начальник отдела Сергей Четкин и инженер Наталья Антонова.

В 2011 году РКК «Энергия» приступила к эскизному проектированию нового пилотируемого корабля. Сообщалось, что одним из требований технического задания была многоразовость. Планировалось, что спускаемый аппарат нового корабля можно будет использовать не менее 10 раз. Для обеспечения мягкой посадки планировалось вместо парашютной тормозной системы использовать реактивную. По мере написания эскизного проекта, разработчики отказались от полностью реактивной посадки, предложив на первом ее этапе использовать парашют. Наконец, как стало известно летом 2013 года, в ходе технического проектирования роль реактивной посадочной системы еще сильнее сократилась. Теперь двигатели планируется включать только за несколько метров до поверхности, их роль сводится к ликвидации остатков скорости и обеспечению мягкой посадки. Точность приземления ПТК НП при этом снизилась с 3 по 5 км. Предполагается, что беспилотные испытания корабля начнутся в 2021 году (на шесть лет позднее, чем планировалось изначально), а пилотируемый полет состоится в 2024.

Возвращаемый аппарат пилотируемого транспортного корабля. 1 – корпус возвращаемого аппарата, 2 – посадочные опоры посадочного устройства, 3 – сопла посадочной твердотопливной двигательной установки.

Планами использовать реактивную посадочную систему на космических кораблях известна также американская компания SpaceX. В мае 2014 года основатель SpaceX Илон Маск представил проект пилотируемого корабля Dragon 2 («Дракон»), который должен был приземляться на сушу с использованием реактивных двигателей SuperDraco. Этот проект почти полностью повторил путь ПТК НП. Сначала разработчики объявили, что для гашения основной скорости намерены использовать парашюты, а двигатели будут включаться непосредственно перед поверхностью земли. Потом стало известно, что корабль Dragon 2, разрабатываемый для полетов к МКС по контракту с НАСА, будет приземляться в Тихий океан без всякого использование реактивной системы. При этом нужно отметить, что SpaceX не отказывается от планов в дальнейшем вернуться к реактивной схеме посадки. И все-таки сравнивать ПТК НП с Dragon не совсем корректно. Очевидным аналогом российского корабля является более тяжелый американский корабль, Orion («Орион»), также предназначенный для полетов за пределы земной орбиты. Его проектирование началось в 2007 году, испытания спускаемого аппарата состоялись в декабре 2014, первый беспилотный полет состоится в 2018, пилотируемый – в 2021 году. Этот корабль, как и все американские капсульные корабли XX века, будет садиться в океан на парашютах.

В ходе разработки ПТК НП рассматривались парашютная, реактивная и комбинированная посадочные системы. Очевидное преимущество парашютной системы – экономия массы и внутреннего объема корабля. При использовании трехкупольной системы вместо однокупольной возможен отказ от запасного парашюта за счет «горячего» резервирования. Недостатки такой посадки тоже очевидны. При приземлении в океан сила удара приемлема для спасения экипажа, но посадка на сушу требует наличия дополнительных средств гашения удара. Кроме того, точность посадки на парашютах оставляет желать лучшего.

Посадочная твердотопливная двигательная установка. 1 – корпус для размещения твердого ракетного топлива (камера сгорания), 2 – система газоходов, 3 – сопловые управляющие блоки, 4 – клапаны сброса продуктов сгорания.

Альтернативой парашютной системе может быть применение реактивной системы посадки, основанной исключительно на работе ракетных двигателей без использования парашютов. Как правило, для таких систем применяются жидкостные двигательные установки, однако в последнее время в конструкциях твердотопливных двигательных установок был достигнут значительный прогресс. Инженеры РКК «Энергия» рассматривали твердотопливную посадочную систему с возможностью глубокого регулирования суммарной тяги и дифференцированного управления тягой каждого сопла. Преимуществами твердотопливных двигателей являются простота конструкции, небольшая стоимость разработки, безопасность (по сравнению с жидкотопливными), надежность, относительно малые размеры и масса. В целом реактивная посадочная система в лучшую сторону отличается от парашютной по точности и мягкости посадки. Реактивные твердотопливные двигатели реализуют существенно меньшие перегрузки, практически недостижимые при использовании парашютных систем с амортизаторами. Двигатели способны обеспечить минимальное ускорение как при приземлении на сушу, так и при нештатной посадке в океан. Сравнительные массы различных систем посадки приведены в таблице.

При разработке комбинированной системы разработчики исходили из принципа необходимости спасения экипажа при отказе реактивных двигателей (именно так появились новые универсальные амортизирующие ложементы «Чегет»). Чтобы избежать повреждения спускаемого аппарата при ударе о землю, его снабдили амортизирующими раскрывающимися опорами.

На этапе эскизного проектирования прорабатывалась твердотопливная реактивная посадочная система в качестве основной и парашютно-реактивная как запасная. При посадке в нештатных условиях агрегатный отсек отстреливался, и корабль приземлялся на парашюте, для смягчения удара используя простые двигатели мягкой посадки. Такая схема оказалась очень неоптимальной. Во-первых, фактически приходилось включать в корабль две независимые дублирующие друг друга посадочные системы. Во-вторых, при нештатной посадке отстреленный агрегатный отсек с двигателями и топливом неуправляемо падал на землю, создавая угрозу постройкам, людям и котам. В-третьих, возникала необходимость включать двигатели на высоте, значительно превышающей оптимальную, чтобы в случае отказа реактивной системы оставалось время на переход к парашютной. В связи с этим было принято решение использовать парашютно-реактивную систему в качестве основной, а не запасной.

В техническом проекте, прошедшем экспертизу ЦНИИМаш в 2013 году, роль реактивной системы значительно сократилась. Для увеличения точности посадки предполагается вводить в действие парашют на возможно низкой высоте. Многоразовость капсулы обеспечивается посадочными опорами и минимизированной твердотопливной двигательной установкой, которая включается непосредственно перед приземлением. Она гасит вертикальную и боковую скорость, чтобы ликвидировать возможность опрокидывания капсулы при касании земли. При отказе двигателей безопасность экипажа обеспечивают амортизирующие кресла, рассчитанные на скорость касания грунта до 7 м в секунду. В случае аварийной посадки ее схема не меняется, однако опоры не раскрываются, и капсула становится одноразовой. Реактивные двигатели способны сократить вертикальную и горизонтальную скорость снижения до нулевой при отказе одного их трех куполов основного парашюта и скорости ветра в районе посадки до 15 м в секунду.

В заключении статьи разработчики резюмируют, что им удалось выполнить все требования технического задания. В целом это верно, а приведенные доводы выглядят вполне убедительными. Хотя консервативный способ посадки перспективного корабля вызывает некоторые сожаления, стоит помнить, что история развития его проекта закладывает хороший ресурс для модернизации, и если реактивная посадочная система подтвердит свою надежность, ее роль можно будет увеличить.

С другой стороны, работа инженеров РКК «Энергия» подтверждает реалистичность полностью реактивной двигательной установки, для которой основным недостатком является массовая неоптимальность. В случае с вышеупомянутым кораблем Dragon компании SpaceX это не должно стать препятствием, поскольку он разрабатывается под уже существующую ракету-носитель среднего класса Falcon 9, которая имеет большой запас грузоподъемности.

Подробности

Опубликовано: 26.02.2015 10:10

Как известно, Вселенная продолжает расширяться с ускорением (хотя оно постепенно уменьшается) под действием темной энергии, природа которой неизвестна. Некоторые теории предполагают, что темная энергия – это некое поле, меняющееся со временем, а с ним должны меняться и многие физические константы, включая силу гравитации, скорость света и т. д. В новом исследовании ученые попытались измерить, каким было соотношение масс электрона и протона 12 миллиардов лет назад.

Команда ученых из Нидерландов и Австралии, работающая с обсерваторией VLT (Very Large Telescope, Очень большой телескоп) в Чили, измерила, как излучение удаленного квазара поглощается находящейся между ним и Землей галактикой. Результат их работы опубликован в журнале Physical Review Letters.

Молекулярный водород в галактике поглощает часть излучения квазара J1443+2724. Это позволяет измерить происходящие там энергетические переходы, а по ним определить изменения в соотношении масс протона и электрона. При этом измеренное ранее расстояние до галактики составляет 12,4 млрд световых лет. Квазар, следовательно, находится еще дальше. Ученым не удалось обнаружить в излучении квазара отклонения в соотношении масс протона и электрона от значений, известных на Земле, с точностью до 10^-6. Астрономы делают вывод, что гипотезы о природе темной энергии, включающие предположения об эволюции базовых физических констант, несостоятельны.