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.

Подробности

Опубликовано: 25.02.2015 20:05

НАСА опубликовало новые фотографии карликовой планеты Церера, сделанные 19 февраля с расстояния 46 тысяч километров. Сегодня будет проведена еще одна съемка, однако фотографии будут не намного подробнее этих. После этого зонд Dawn, использующий ионные двигатели, начнет отдаляться от планеты, и в следующий раз он так близко подберется к Церере только в апреле.

На новых снимках хорошо видно, что почти вся поверхность Цереры покрыта кратерами. В прошлом астрономы предполагали, что наличие ледяной мантии должно приводить к разглаживанию неровностей на Церере, как это происходит на спутниках Сатурна. По всей видимости, либо гравитация Цереры слишком мала для полного выравнивания поверхности, либо слой поверхностных пород тверже и мощнее, чем предполагали ученые. Еще одно предположение гласит, что поверхности спутников планет-гигантов выравниваются во многом благодаря действию приливных сил. На снимках видно, что даже свободная от кратеров поверхность Цереры весьма неровная. Это можно объяснить тем, что стенки более древних ударных кратеров со временем все-таки разглаживаются, приобретая вид многочисленных наложенных друг на друга возвышенностей и впадин.

Как и на предыдущих снимках, на новых хорошо видны яркое белое пятно в кратере северного полушария и также россыпь более мелких пятен. Предполагается, что это обнажения вскрытой ударом метеорита ледяной мантии.

Подробности

Опубликовано: 25.02.2015 10:20

Во вторник 24 февраля состоялось заседание Научно-технического совета Роскосмоса и ОРКК, о результатах которого сообщают пресс-служба агентства и газета «Коммерсант». Первое заседание объединенного совета прошло под руководством Юрия Коптева, занимающего также должность главы НТС в госкорпорации «Ростех». Коптева, возглавлявшего космическое агентство с 1992 до 2004 года, вернул в космическую отрасль Игорь Комаров – новый глава Роскосмоса, опять же выходец из структур «Ростеха».

Основной темой обсуждения заседания во вторник стала концепция развития пилотируемой космонавтики на ближайшие десятилетия. Эксперты предложили продлить эксплуатацию МКС до 2024 года, после чего отделить новые модули Российского сегмента в отдельную станцию. Эта идея под называнием ОСЭК (орбитальный сборочно-эксплуатационный комплекс) неоднократно озвучивалась несколько лет назад и лоббировалась РКК «Энергия». Речь идет о том, чтобы отремонтировать и запустить к МКС Многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ). Кроме того, РКК «Энергия» получит средства на завершение разработки научно-энергетического модуля (НЭМ), а возможно – и на свободнолетающий модуль ОКА-Т МКС и трансформируемый сегмент, однако пока об этом речи не идет. Основой «перспективной станции» станут модули МЛМ, УМ (узловой) и НЭМ. Можно отметить, что ОСЭК останется на орбите МКС. Переместить его на высокоширотную орбиту, о которой говорилось в прошлом году, было бы затруднительно.

Как заявил Юрий Коптев, «Мы определили основной вектор – через МКС и отработку Лунной программы на околоземной орбите в дальний космос». В магической фразе об использовании низкой орбиты для подготовки к полетам в дальний космос также нет ничего нового. По сути, повторяется парадигма «магистрального пути космонавтики», родившаяся еще в СССР. При постройке каждой новой низкоорбитальной станции руководство космической отрасли заявляет, что она станет очередным шагом в сторону настоящих космических полетов, однако все заканчивается полетами регулярных экспедиций на низкую орбиту Земли. Впрочем, вопрос исследования Луны и дальнейшего освоения космоса, по словам Коптева, будет рассмотрен в марте на следующем заседании НТС. Речь может идти как об отправке туда автоматических исследовательских аппаратов, так и о первых испытательных облетных экспедициях.

Решения Научно-технического совета не имеют прямой юридической силы, но они станут основой для новой Федеральной космической программы, которая определит направления развития космонавтики и ее финансирование до 2025 года. ФКП должна быть разработана и представлена в правительство в ближайшие 4-5 месяцев.

Подробности

Опубликовано: 24.02.2015 12:52

О новом космическом конкурсе фонда X Prize при поддержке компании Google было объявлено в 2007 году. По условиям мероприятия, призовой фонд в размере 20 млн долларов получит команда, которая сможет первой разработать и доставить на Луну автоматический мобильный аппарат. Этот луноход должен до окончания 2016 года (дата несколько раз переносилась) пройти по поверхности Луны 500 м, а также передать на Землю фотографии и видеозаписи. За приз борются 19 команд со всего мира.

23 февраля стало известно, что американская команда Astrobotic, которая считается фаворитом состязания, заключила договор о партнерстве с японской командой Hakuto. По условиям соглашения, оба участника разделят между собой затраты на ракету-носитель Falcon 9, которую планируется использовать для вывода космических аппаратов. Команды вместе высадят передвижные аппараты на поверхность Луны, и только после этого начнется гонка на 500 метров, которая и определит победителя всего состязания.

Компания Astrobotic, которая в дальнейшем планирует зарабатывать на заказах НАСА, разработала луноход Andy («Энди») и посадочный модуль Griffin («Грифон»). Команда разработчиков, в основном состоящая из студентов, получила консультативную помощь американского космического агентства.

Hakuto – первоначально голландская команда, переехавшая в Японию и сменившая название в начале 2013 года. Компания успешно собрала деньги краудфандингом на прототип лунохода и наряду с еще четырьмя командами (в том числе Astrobotic) получила промежуточный грант Google Lunar X Prize за успех в разработке системы передвижения. Консультативную помощь команде оказывает Лаборатория космической робототехники Университета Тохоку. Hakuto планирует доставить на Луну два лунохода-близнеца, Moonraker и Tetris.

Как отметил основатель Astrobotic Джон Торнтон, обе команды приглашают других участников соревнования присоединиться к их союзу, чтобы еще больше сократить расходы на запуск.