Самое крупное космическое агентство в мире создает самые неожиданные фантастические проекты.

Но, как бы странно они ни выглядели, за их причудливым внешним видом стоят точные научные расчеты

Dextre

На орбите МКС с угрожающей скорость возрастает количество космического мусора, мешающего нормальной работе станции и выходам космонавтов в открытый космос. Сама внешняя часть станции время от времени нуждается в текущем ремонте. Для решения этих проблем создан Dextre, он же «гибкий манипулятор специального назначения». Dextre - это космический разнорабочий, закрепленный на поверхности МКС с 2011 года. Он весит 1,7 тонны и имеет в высоту 3,5 метра.

Существует техническая возможность управления роботом с МКС, но по действующим правилам его работа направляется с Земли. За ней совместно следят специалисты НАСА и Канадского космического агентства (Dextre создан в Канаде).

Пока Dextre успешно справляется со своими обязанностями, космонавтам не нужно выходить в открытый космос, чтобы закрепить разболтавшуюся гайку или заменить изношенный провод. И у них остается больше времени для научных занятий.

Сверхзвуковое двунаправленное летающее крыло

Этот самолет, идея которого принадлежит профессору Университета Майами Гаченгу За, выглядит смешно. Но он может работать в беспрецедентном диапазоне высот и скоростей, что привлекло внимание НАСА.

Стандартному самолету необходима большая площадь крыла, чтобы обеспечить себе взлет. Но когда машина уже находится в воздухе, площадь крыльев становится проблемой, потому что она увеличивает сопротивление и, следовательно, уменьшает скорость. Эта дилемма аэродинамической эффективности, по-видимому, не имеет оптимального решения, но НАСА рассчитывает, что сможет обойти ее с помощью схемы летающего крыла. Того, кто реализует проект на практике, ожидает вознаграждение в виде 100 тысяч долларов.

Космические овощи

Питание космонавтов, находящихся на орбите, не представляет никаких проблем - пищевые концентраты доставляют экспедиции с Земли. Но в будущем количество космонавтом может увеличиться. На этот случай разрабатываются проекты космических ферм.

Первые семена были доставлены на МКС в апреле 2014 года. Из них будет выращен салат-латук, который позже будет заморожен и отправлен обратно на Землю для лабораторных проверок. Если салат будет признан безопасным, эксперименты продолжатся с другими сельскохозяйственными культурами. В будущем это позволит серьезно разнообразить рацион космонавтов.

Super Ball Bot

Робот-мяч имеет уникальную конфигурацию, позволяющую амортизировать очень сильные удары о поверхность. Он настолько прочен, что НАСА планирует спускать таких роботов на поверхность Титана (одной из лун Сатурна) без парашютов.

Роботу-мячу не нужно шасси, он передвигается, изменяя собственную структуру. Проходимость по пересеченной местности у него гораздо лучше, чем у любого робота с колесами.

Пушка для Европы

Одно из перспективных мест для поиска внеземной жизни - соленый океан на спутнике Юпитера Европе. Но добраться до него можно только преодолев 30-километровую толщу льда. Такая глубина бурения пока не достигнута даже на Земле.

Тем не менее, НАСА уже получило первые 15 миллионов для исследования Европы. Историческая миссия в сторону Юпитер начнется не позднее 2022 года. НАСА уже разработало технологию, которая позволит пробить льды Европы - это тепловая пушка, работающая на ядерном топливе.

Испытания пушки проходят на леднике Матануска на территории Аляски. Ученые рассматривают возможность использования этой установки и в других местах Солнечной системы.

Крошечные спутники

Новейшие спутники НАСА отличаются от того, что мы привыкли понимать под словом «спутник». Некоторые из них свободно умещаются в руках.

Одним из наноспутников является CubeSat. Это кубик с ребром 10 сантиметров, весящий 1,3 килограмма. Они имеют очень широкие возможности настройки под разные задачи и легко транспортируются на орбиту, поэтому НАСА предлагает университетам и студентам представлять собственные проекты, основанные на работе CubeSat. Некоторые из этих проектов будут реализованы. Малый вес наноспутников позволяет запускать их как дополнительную нагрузку к ранее запланированным экспедициям.

Первые наноспутники были доставлены в космос еще в 2011 году. Если их испытания завершатся успешно, НАСА может совсем отказаться от классических спутников, перейдя на CubeSat и аналогичные модели.

Мыши-космонавты

Самые маленькие космонавты отправятся на борт МКС. С их помощью НАСА изучит длительное воздействие микрогравитации на организм. Мыши живут около двух лет, что делает их идеальными кандидатами для этих исследований.

Шесть месяцев - это примерно четверть жизни мыши, аналог 20 лет человеческой жизни. НАСА будут изучать различные этапы жизни мышей, сравнивая их с жизнью мышей, находящихся на Земле. Это поможет установить общие для всех млекопитающих (включая людей) закономерности. Мыши уже участвовали в космических экспериментах, но не в таких длительных.

Путешествия без топлива

Недавно разработанные двигатели позволяют двигаться в космосе, не создавая тягу в противоположном направлении. Эти опыты крайне заинтересовали НАСА. Для непрофессионала такие разработки кажутся шарлатанством, нарушающим законы Ньютона и принцип сохранения импульса, но они, кажется, действительно работают.

Действие Cannae Drive базируется на микроволновом излучении. Его аналог, созданный в Великобритании, называется EmDrive и работает примерно так же.

Энергия, производимая двигателем крайне мала и измеряется в микроньютонах. Ее можно сравнить с чихом бабочки. Но в условиях безвоздушного пространства этого достаточно, чтобы привести тело в движение.

OSIRIS-REx

В рамках программы НАСА New Frontiers запланированы три планетарные миссии. Миссия Juno призвана дать человечеству новые знания о Юпитере. Целью New Horizons является получение первых фотографий поверхности Плутона. А самой амбициозной является OSIRIS-REx - проект по доставке на Землю образца грунта с одного из астероидов.

Ожидается, что этим астероидом станет 101955 Бенну. Космический аппарат подойдет к астероиду и заберет пробу грунта при помощи специального бура. Это нетривиальная задача, учитывая то, что Бенну несется по Вселенной со скоростью пули, а по размерам сравним с четырьмя футбольными полями.

По расчетам астрономов, Бенну имеет самую высокую вероятность столкновения с Землей в XXII веке, поэтому знание его состава имеет практическую ценность - возможно, нашим потомкам придется взрывать его.

Регулирование воздушного движения беспилотников

НАСА разрабатывает систему, которая будет регулировать движение дронов, которых становится все больше. Федеральное управление гражданской авиации США допустило к эксплуатации первые коммерческие дроны в июне 2014 года. Эти машины будут работать на кукурузных полях. Пока их использование не допускается в городской черте, но долго ли еще продлится такое положение дел?

Как ожидается, испытания системы и оценка ее применимости в городах займут у НАСА не меньше четырех лет.

В минувшем году последний космический шаттл приземлился на Землю, тысячи людей потеряли работу, бюджет сократили… Однако существуют и другие проекты НАСА, которыми агентство будет заниматься в течение следующих нескольких лет. Только в 2011 году было сделано множество открытий, например, ученые обнаружили четвертый спутник у Плутона, а космический корабль впервые вошел на орбиту астероида Веста. В августе месяце корабль «Джуно» отправился на Юпитер, был подготовлен к полету на Марс следующий марсоход – «Curiosity» и так далее…

1. Зонд для исследования планет «Джуно» отправляется со стартовой площадки 41 во Флориде, основной конструцией которой является строительная арматура. Аппарат отправился в пятилетнее путешествие на Юпитер. Работающий от солнечной энергии аппарат пролетит по орбите Юпитера 33 раза, чтобы больше узнать о происхождении этой планеты, ее структуре, атмосфере и магнитосфере, а также исследовать ее ядро.

2. Это фото демонстрирует испарение солнечной кометы, размельчаемой за 15 минут. Эти исследования, сделанные в ультрафиолетовом свете, показывают материальное взаимодействие кометы с короной солнца. Угол орбиты кометы оказался на первой половине Солнца. Это видно не сразу, но если присмотреться, можно увидеть линию света справа, у самого края Солнца, которая движется налево. Учитывая повышенный уровень теплоты и излучения, комета просто испарилась.

3. Граница света и тени на поверхности Меркурия. На Меркурии три дня равны двум годам, другими словами, планета вращается вокруг своей оси в три раза на каждые две орбиты вокруг Солнца. Первый год Меркурия для миссии «MESSENGER» закончился 13 июня 2011 года.

4. Цветной снимок поверхности Меркурия. Наверху справа – кратер Башо, яркий кратер рядом с центром – Калидаса, а слева находится бассейн Толстой. На этой территории находится большое разнообразие материалов поверхности, включая кратеры, материалы с низкой отражающей способностью и гладкие равнины.

5. Снимок со спутника тайфуна Муифа недалеко от Тайваня.

6. Юг Итальянского полуострова ночью. Носок и каблук итальянского «сапога» четко видны в свете крупных огней, таких как Неаполь, Барии и Бриндиси, а также многочисленных мелких городишек. Граничащие с ними Адриатическое, Тирренское и Ионическое моря представлены темные пятнами на востоке, западе и юге. Также видны городские огни Палермо, Катании и Сицилии. В момент, когда было сделано это фото, МКС находилась над Румынией, недалеко от столицы Будапешт. На переднем плане видна часть солнечной панели российского корабля.

7. Космический шаттл «Атлантис» проносится через земную атмосферу над облаками и городскими огнями по пути домой. На заднем плане видно свечение атмосферы.

8. Испытания космических кораблей следующего поколения продолжаются. Это третий тест приземления на воду многоцелевого экипажного аппарата «Орион», которые проводят в гидробассейне на территории исследовательского центра НАСА. В данном случае представлен наихудший сценарий приземления. Шанс того, что аппарат перевернется, был 50%.

9. Спустя почти два месяца после начала извержения чилийский вулкан Пуйеуэ продолжал извергаться. Этот снимок был сделан 31 июля. Бледный шлейф пепла поднимается над трещинами, а затем разлетается на север и восток. Шлейф отбрасывает тень на лаву, текущую вдоль западного края снимка. К югу от шлейфа расположены территории, не запятнанные лавой.

10. Техники монтажно-сборочного корпуса полезной нагрузки в Титусвилле, штат Флорида, следят за испытаниями аппарата «Джуно» на центр гравитации.

11. Ракета «Atlas V» с аппаратом»Джуно» на борту вечером перед запланированным стартом в Кейп Канаверал 4 августа.

12. Планетарный зонд «Джуно» проносится мимо облаков ввысь, в космос, чтобы начать свое пятилетнее путешествие на Юпитер. «Джуно» совершит пятилетнее путешествие на Юпитер, чтобы узнать о происхождении планеты и ее эволюции с помощью восьми специальных инструментов. Он исследует ее внутреннюю структуру, гравитационное поле, измерить уровень влажности и аммиака в атмосфере, а также исследует ее северные сияния.

13. Фото побережья Атлантического океана на территории США, сделанное с МКС.

14. Марсоход под названием «Curiosity» («Любознательность») в монтажном корпусе в Пасадене, Калифорния.

15. Тепловой экран для марсохода – крупнейший в истории планетарных миссий.

16. Марсоход (наверху слева в сложенном состоянии) готовят к перевозке на вращающуюся арматуру для тестирования.

17. Система формирования изображения марсохода MAHLI представляет собой RGB камеру 2 мегапикселя с фокусируемыми макро-объективами на его инструментальной башенке в конце роботизированной «руки» аппарата с флэшкой 8 Гб плюс ЗУ с разрушением информации объемом 128 Мб и способностью снимать видео высокого разрешения. Главная задача этой штуки – получить цветные снимки камней и материалов поверхности Марса.

18. НАСА выбрала кратер Гейл местом высадки марсохода «Curiosity». Этот снимок Гейла – мозаика снимков, сделанных аппаратом «Одиссей». Кратер Гейл составляет 154 километра в диаметре и содержит в себе слоистую гору высотой 5 км. Овал на снимке указывает предполагаемое место высадки марсохода. На территории в радиусе высадки есть аллювиальный конус, образованный нанесенными водой осадками. В нижних слоях соседней горы есть минералы.

19. 3 марта 2011 года инженеры НАСА начали первую фазу испытаний интегрированной системы нового прототипа робота. Эти тесты помогут улучшить дизайн и разработку небольших, умных и подвижных роботов нового поколения, способных проводить научные исследования на поверхности Луны или других телах, включая астероиды,летающие вокруг нашей планеты.

20. Инженер НАСА Эрни Райт смотрит, как первое из шести главных зеркал космического телескопа готовят к криогенным тестам. Сейчас из-за проблем с бюджетом будущее телескопа «Хаббл» остается неизвестно.

21. Драматический снимок рассвета на кратере Тихо на Луне. Вершина центрального пика находится на высоте 2 км от поверхности Луны, а пол кратера – в 4700 метрах ниже края.

22. Ямы на замерзшей поверхности Южного полюса Марса.

23. Часть заднего края кратера Endeavour на Марсе. Этот кратер диаметром около 22 км в 25 раз шире того, к которому аппарат «Opportunity» приближался раньше во время проведенных на Марсе 90 месяцев. Кратер Endeavour стал пунктом назначения для аппарата «Opportunity» с тех пор, как тот перестал изучать Викторию в августе 2008 года. Территория на переднем плане покрыта сферулами, прозванными «голубикой», которые часто встречались на пути «Opportunity» с первых дней высадки. Их диаметр около 5 мм.

24. На Земле это явление называется выбросы, когда ветер «вырезает» в мягкой породе углубления в форме полумесяца. На Марсе эти углубления намного крупнее.

25. Огромный астероид Веста. Аппарат НАСА «Dawn» облетел Весту 15 июля и проведет на его орбите год. Фото было сделано с расстояния около 10 500 км.

26. Астероид Веста.

27. Новый спутник Плутона. Астрономы с помощью телескопа Хаббл открыли четвертый спутник крошечной ледяной планеты Плутон. Новый мизерный спутник, временно названный P4, был обнаружен во время поиска телескопом Хаббл колец крошечной планеты. Новый спутник – самый маленький из обнаруженных вокруг Плутона. Его диаметр от 13 до 34 км. Для сравнения, Харон – крупнейший спутник Плутона – имеет диаметр в 1200 км, а другие спутники – Никс и Гидра – от 32 до 113 км. Р4 стал целью новой миссии НАСА, запланированной на 2015 год.

28. Аппарат «Кассини» у Сатурна с пятью его спутниками и кольцами. Слева находятся спутники Янус, Пандора, Энцелад, Мимас и Рея.

29. Кассини сделал этот снимок спутника Сатурна Елены во время второго приближения к планете. Подсвеченные территории – ведущее полушарие Елены (33 км поперек). Фото было сделано с расстояния около 7 тысяч км от Елены. Масштаб снимка – 42 метра на пиксель.

30. Кольца Сатурна мешают идеальному снимку крупнейшего спутника – Титана. Здесь видны темные области на Титане и северном полюсе планеты. Север у Титана наверху. Фото было сделано аппаратом Кассини 12 мая на расстоянии около 2,3 миллионов километров от Титана. Масштаб фото – 14 метров на пиксель.

31. Волнообразные облака на поверхности Сатурна. Фото было сделано Кассини с расстояния около 668 874 км от Сатурна.

32. Сильный ураган прорывается через атмосферу в северном полушарии Сатурна. Это фото было сделано окло 12 недель после начала урагана, и к этому времени облака уже образовали хвост, обернувший планету. Некоторые облака движутся на юг и оказываются в потоке, идущем на восток (справа). Это самый крупный ураган, который когда-либо удавалось фиксировать на планете Сатурн. Смотрите пост.

Главной задачей NASA является исследование и понимание космоса, но большое количество технологий, разработанных для космических исследований, стали использоваться и в повседневной жизни. Мы встречаемся с такими изобретениями каждый день, и они улучшают качество жизни здесь, у нас, на Земле.

(Всего 20 фото)

20. Водяной пистолет

Инженер NASA Лонни Джонсон, создатель бомбардировщиков «Стелс», придумал водяной пистолет. Модель с улучшенными характеристиками появилась в 1989 году и стала намного лучше, чем ранее существующие на рынке. В то же время водный пистолет Super Soaker вошел в 20 самых продаваемых игрушек в мире.

19. Пена с памятью

Это правда, что благодаря NASA все стали спать лучше. Упругая пена, которая входит в состав матрасов Tempurpedic, была разработана для космических полетов. Она была создана для сидений корабля, чтобы минимизировать неудобства для космонавтов во время посадок. Пена с памятью - это уникальный компонент, способный распределять давление равномерно по всей поверхности, впоследствии она восстанавливает первоначальную форму. Некоторые коммерческие авиакомпании используют это изобретение для оснащения кресел в салонах самолетов. Пена используется в медицине для лежачих больных с нарушениями опорно-двигательного аппарата и в протезировании.

18. Изоляционные материалы

Давайте вспомним то время, когда NASA искало способы обеспечения безопасности и жизнеспособности космических кораблей и начало эксперименты с изоляционными материалами. Космонавтам необходима была защита от огромных перепадов температур в космосе. Сегодня изоляционные материалы в разных формах широко используются в строительстве.

17. Резиновый костюм для плавания

В NASA изобрели riblet - маленькие, невидимые невооруженному глазу желобки размером меньше царапины. Их используют на поверхности самолетов, гоночных яхт для уменьшения трения. При сотрудничестве с компанией Speedo NASA разработало плавательный костюм с применением технологии. Эти желобки на нем на 10-15% увеличивают скорость пловца и позволяют ему легко скользить в воде. Правда, после пекинской олимпиады 2008 года для участия в соревнованиях эти костюмы запретили.

16. Портативный беспроводной пылесос

Делая уборку в доме с ручным пылесосом, никто не задумывается, что использует техническое достижение NASA, которое астронавты применили на Луне. Например, во время миссии «Аполлон» NASA потребовалось портативное независимое устройство для сбора образцов с поверхности Луны. Блэк и Деккер придумали первые устройства на батарейках в 1961 году, но разработки NASA помогли совершенствовать технологию, в результате был получен легкий беспроводной пылесос, беспроводные медицинские устройства и многое другое.

15. Фильтры для воды

Всем известно, что вода - основа жизни. Так как мы не можем жить без нее, то преобразование загрязненной воды в питьевую стало удивительным и ценным достижением. Технология фильтрации воды появилась в 1950-х годах, но NASA требовалось знать, как очищать воду эффективнее и сберегать ее чистой долгий период времени для потребностей космонавтов на борту космического корабля и для предотвращения возникновения болезней. Через несколько лет многие компании воспользовались технологиями NASA и создали миллионы фильтров, которые теперь используются каждый день.

14. Прозрачные брекеты

У некоторых предметов необычное начало. Компания Ceradyne и программа NASA по работе с керамикой способствовали появлению прозрачных брекетов. Для их разработки была применена технология, которая используется для отслеживания ракет с тепловым наведением. Прозрачные брекеты прочнее железных, их гладкая и круглая форма предотвращает повреждения во рту.

13. Небьющиеся линзы

Шансу, что при падении очков на землю линзы не разобьются, все обязаны изобретению пластиковых линз компанией FDA в 1972 году. Во-первых, пластик дешевле стекла, легче и он лучше поглощает ультрафиолетовую радиацию. Так как в космосе существует много неожиданных угроз в виде летающих частиц, NASA требовалось создать специальное защитное покрытие шлемов космонавтов. Вскоре компания Foster-Grant, которая специализируется на выпуске солнцезащитных очков, при сотрудничестве с NASA создала уникальные покрытые пластиковым защитным слоем линзы, которые в 10 раз прочнее стекла или непокрытого этим слоем пластика.

12. Сухая заморозка

Есть в космосе тоже необходимо. На орбите космонавты живут и работают в условиях микрогравитации, что означает, что сухая и сыпучая пища будет летать свободно по борту. Вот почему необходима сухая заморозка. Перед началом миссии «Аполлон» NASA интенсивно занималось исследованиями процессов подготовки пищи для космических полетов. При сотрудничестве с компанией Nestle агентство и пришло к способу сухой заморозки - процессу, в результате чего происходит дегидратация продуктов, которые быстро замораживаются и помещаются в вакуумные упаковки. Перед употреблением необходимо добавить воду, и продукт восстановит свои свойства, запах и вкус.

11. Беговые дорожки

Тренажеры были придуманы агентством NASA, так как на орбите космонавты обязаны заниматься физическими нагрузками, чтобы быть в форме, а мышцы в невесомости не атрофировались. При нулевой гравитации скелет человека тоже постепенно становится слабее.

10. Инсулиновая помпа

Благодаря исследователям космической программы Mars Viking spacecraft агентство NASA занялось проблемами больных диабетом. Межпланетные путешествия занимают огромный промежуток времени, и вопросы, связанные со здоровьем космонавтов, становятся важными. Медицинские эксперты из центра космических полётов Goddard изобрели устройство, которое может отслеживать состояние больного, а именно уровень сахара в крови, и при необходимости вводить в организм инсулин. Сегодня это изобретение известно как «инсулиновая помпа», и больные диабетом используют его с 80-х годов.

9. Инфракрасный термометр

В прошлом померить температуру больному было сложно. До 1991 года ее измеряли в основном ртутными термометрами и рассмотреть показатели было сложно. Компания Diatek и агентство NASA разработали инфракрасные термометры со специальным сенсором. Его вставляют в ухо, что намного проще, а показатели получаются точнее и быстрее.

8. Томограф

В 1960-х годах после программы высадки на Луну «Аполлон» лаборатория NASA разработала технологию, известную как цифровая обработка фотографии (DPI), которая позволяла обрабатывать на компьютерах снимки Луны. Эти томографы и МРТ стали применяться в медицине для получения снимков человеческого организма для диагностики.

7. Улучшенное программное обеспечение

При сотрудничестве NASA и компании Google были созданы программы в формате 3D для составления карты Марса и Луны, карты погоды для прогнозирования. Недавно обе компании занялись решением проблем для управления колоссальным количеством данных. В результате были созданы программы-симуляторы для тренировок, программы для обработки фотографий и т.д.

6. Противообледенительная система

Компания KATS (Kelly Aerospace Therma Systems) при сотрудничестве с NASA создала противообледенительную систему Thermawing, собственно систему кондиционирования для одномоторных самолетов. В основе системы - гибкая, электропроводящая графитовая фольга, которая крепится к передней кромке крыла самолета. При нагревании фольги лед тает.

5. Кохлеарный имплант

В 1970-х годах Адам Киссиа, младший инженер агентства NASA, который работал над программой космических кораблей многоразового использования, создал кохлеарный имплант. Несмотря на то что у инженера не было медицинского образования, он занялся проблемой глухих и создал слуховой аппарат на основе телеметрии, электронного зондирования, звуковых и вибрационных датчиков. Аппарат на основе цифровых импульсов стимулирует слуховые окончания, которые передают сигналы головному мозгу.

4. Устройство для обезвреживания мин

В результате сотрудничества агентства NASA и компании Thiokol Propulsion была создана специальная технология, которая позволяла уничтожать мины с безопасного расстояния с помощью твердого ракетного топлива. В основе технологии лежит устройство, которое действует по принципу электрозажигалки - при воспламенении огонь прожигает отверстие в оболочке мины, выжигает взрывчатое вещество и обезвреживает мину без детонации.

3. Солнечная батарея

Агентство NASA основало объединение Environmental Research Aircraft and Sensor Technology, членами которого стали 28 стран. Целью его деятельности стало создание беспилотного самолета для полетов на большой высоте на протяжении нескольких дней подряд. Для поддержания его деятельности понадобилась новая технология, которая позволяет самолету быть энергетически автономным. В результате была создана солнечная батарея на основе монокристаллического кремния, легкая по весу и недорогая. Она производила на 50% больше энергии, чем традиционные.

2. Детекторы дыма

Хотя и не агентство NASA создало первый детектор дыма, но в 1970-х годах оно разработало новую и более практичную версию при сотрудничестве с корпорацией Honeywell. Новый детектор был оснащен самозаряжающейся никель-кадмиевой батареей. На орбите на борту первой космической станции Skylab для пожарной и газовой безопасности экипажа были установлены подобные детекторы с более чувствительными сенсорами, которые полностью оправдали надежды.

1. Протезы

Одним из самых весомых изобретений агентства NASA считается протезирование конечностей для человека и животных на основе щадящих и чрезвычайно практичных технологий, полученных на основе исследований Environmental Robots Inc. Компания достигла великолепных результатов в области разработки и создания искусственной мышцы и космической робототехники при сотрудничестве с инженерами NASA.

История

Во времена холодной войны космос был одной из арен для борьбы между Советским Союзом и США. Геополитическое противостояние сверхдержав - главный стимул в те годы для развития космической отрасли. На осуществление программ освоения космоса было брошено огромное количество ресурсов. В частности, на реализацию проекта «Аполлон», главной целью которого была высадка человека на поверхность Луны, правительство США потратило около двадцати пяти миллиардов долларов. Для 70-х годов прошлого века эта сумма была просто гигантской. Лунная программа СССР, которой так и не суждено было осуществиться, обошлась бюджету Советского Союза в 2,5 млрд. рублей. Разработка отечественного космического корабля многоразового использования «Буран» стоила шестнадцать миллиардов рублей. При этом «Бурану» судьба уготовила совершить лишь один космический полет.

Гораздо больше повезло его американскому аналогу. «Спейс шаттл» совершил сто тридцать пять запусков. Но американский шаттл оказался не вечен. Корабль, созданный по государственной программе «Космическая транспортная система», 8 июля 2011-го года осуществил свой последний космический старт, который завершился ранним утром 21-го июля того же года. За время реализации программы американцы произвели на свет шесть «шаттлов», один из которых был прототипом, никогда не осуществлявшим космических полетов. Два корабля и вовсе потерпели катастрофу.

Отрыв от земли «Аполлона 11»

С точки зрения экономической целесообразности программу «Спейс шаттл» едва ли можно назвать успешной. Космические корабли одноразового использования оказались гораздо экономичней своих, казалось бы, более технологически продвинутых многоразовых собратьев. Да и безопасность полетов на «шаттлах» вызывала сомнения. За время их эксплуатации, в результате двух катастроф, жертвами стали четырнадцать астронавтов. Но причина столь неоднозначных итогов космических путешествий легендарного корабля заключается не в его техническом несовершенстве, а в сложности самой концепции космических аппаратов многоразового использования.

В итоге, российские космические корабли одноразового использования «Союз», разработанные ещё в 60-е годы прошлого века, стали единственным типом аппаратов, осуществляющим ныне пилотируемые полеты на Международную космическую станцию (МКС). Нужно сразу отметить, что это отнюдь не говорит об их превосходстве над «Спейс шаттлом». Корабли «Союз», как и беспилотные «космические грузовики» «Прогресс», созданные на их базе, обладают рядом концептуальных недостатков. Они весьма ограничены в грузоподъемности. А еще использование подобных аппаратов приводит к накоплению орбитального мусора, оставшегося после их эксплуатации. Космические полеты на кораблях типа «Союз» очень скоро станут частью истории. В то же время, на сегодняшний день, не существует реальных альтернатив. Огромный потенциал, заложенный в концепции кораблей многоразового использования, зачастую остается технически нереализуемым даже в наше время.

Первый проект советского многоразового орбитального самолета ОС-120 «Буран», предложенного НПО "Энергия" в 1975 году и представлявшего собой аналог американского Space Shuttle

Новые космические корабли США

В июле 2011-го года американский президент Барак Обама заявил: полет на Марс является новой и, насколько можно полагать, главной целью американских астронавтов на ближайшие десятилетия. Одной из программ, осуществляемых NASA в рамках освоения Луны и полета на Марс, стала масштабная космическая программа «Созвездие».

В её основе - создание нового пилотируемого космического корабля «Орион», ракет-носителей «Арес-1» и «Арес-5», а также лунного модуля «Альтаир». Несмотря на то что в 2010-м году правительство США приняло решение о сворачивании программы «Созвездие», NASA получило возможность продолжить разработку «Ориона». Первый беспилотный испытательный полет корабля планируется реализовать в 2014-м году. Предполагается, что во время полета аппарат удалится на шесть тысяч километров от Земли. Это примерно в пятнадцать раз дальше, чем находится МКС. После тестового полета корабль возьмет курс на Землю. В атмосферу новый аппарат сможет входить со скоростью 32 тыс. км/ч. По этому показателю «Орион» на полторы тысячи километров превосходит легендарный «Аполло». Первый беспилотный экспериментальный полет «Ориона» призван продемонстрировать его потенциальные возможности. Испытание корабля должно стать важным шагом к осуществлению его пилотируемого запуска, который намечен на 2021-й год.

Согласно планам NASA, в роли ракет-носителей «Ориона» будут выступать «Дельта-4» и «Атлас-5». От разработки «Арес» было решено отказаться. Кроме того, для освоения дальнего космоса американцы проектируют новую сверхтяжёлую ракету-носитель SLS.

«Орион» - корабль частично многоразового использования и концептуально находится ближе к аппарату «Союз», чем к космическому челноку «шаттл». Частично многоразовыми являются большинство перспективных космических кораблей. Такая концепция предполагает, что после осуществления посадки на поверхность Земли жилую капсулу корабля можно будет повторно использовать для запуска в космическое пространство. Это позволяет совместить функциональную практичность многоразовых космических кораблей с экономичностью эксплуатации аппаратов типа «Союз» или «Аполло». Такое решение- переходный этап. Вероятно, в отдаленном будущем все космические аппараты станут многоразовыми. Так что американский «Спейс шаттл» и советский «Буран» в каком-то смысле опередили своё время.

«Орион» – многоцелевой капсульный частично многоразовый пилотируемый космический корабль США, разрабатываемый с середины 2000-х годов в рамках программы «Созвездие»

Похоже, слова «практичность» и «предусмотрительность» как нельзя лучше характеризуют американцев. Правительство США решило не взваливать все свои космические амбиции на плечи одного «Ориона». В настоящее время сразу несколько частных компаний по заказу NASA разрабатывают собственные космические корабли, призванные заменить используемые сегодня аппараты. В рамках «Программы развития коммерческих пилотируемых кораблей» (CCDev) компания Boeing разрабатывает частично многоразовый пилотируемый космический корабль CST-100. Аппарат предназначен для совершения коротких путешествий на околоземную орбиту. Его главной задачей станет доставка экипажа и грузов на МКС.

Экипаж корабля может составлять до семи человек. При этом, во время проектирования CST-100 особое внимание было уделено комфорту астронавтов. Жилое пространство аппарата куда обширней кораблей прошлого поколения. Запуск его, вероятно, будет производиться с помощью ракет-носителей «Атлас», «Дельта» или «Фалькон». При этом, «Атлас-5» является наиболее подходящим вариантом. Посадка корабля будет осуществляться с помощью парашюта и воздушных подушек. Согласно планам компании Boeing, в 2015-м году CST-100 ждет серия испытательных запусков. Первые два полета будут беспилотными. Главная их задача- вывод аппарата на орбиту и тестирование систем безопасности. Во время третьего полета планируется пилотируемая стыковка с МКС. В случае успеха испытаний CST-100 очень скоро будет способен прийти на замену российским кораблям «Союз» и «Прогресс», монопольно осуществляющим пилотируемые полеты на Международную космическую станцию.

CST-100 – пилотируемый транспортный космический корабль

Ещё одним частным кораблем, который будет выполнять доставку грузов и экипажа на МКС, станет аппарат, разработанный компаний SpaceX, входящей в состав Sierra Nevada Corporation. Частично многоразовый моноблочный корабль «Дракон» разработан по программе NASA «Коммерческая орбитальная транспортировка» (COTS). Планируется построить три его модификации: пилотируемую, грузовую и автономную. Экипаж пилотируемого корабля, как и в случае с CST-100, может составлять семь человек. В грузовой модификации корабль будет брать на борт четыре человека и две с половиной тонны груза.

А в будущем «Дракон» хотят использовать и для полетов на Красную планету. Для чего разработают специальную версию корабля - «Рэд драгон». Согласно планам американского космического руководства, беспилотный полет аппарата на Марс состоится в 2018-м году, а первый испытательный пилотируемый полет корабля США рассчитывают осуществить уже через несколько лет.

Одна из особенностей «Дракона» - его многоразовость. После осуществления полета часть энергетических систем и топливные баки будут спускаться на Землю вместе с жилой капсулой корабля и могут быть вновь использованы для космических полетов. Эта конструктивная способность выгодно отличает новый корабль от большей части перспективных разработок. В ближайшем будущем «Дракон» и CST-100 будут дополнять друг друга и выступать в роли «подстраховки». В случае, если один тип корабля по какой-то причине не сможет выполнять поставленные перед ним задачи, другой возьмет на себя часть его работы.

Dragon SpaceX – частный транспортный космический корабль (КК) компании SpaceX, разработанный по заказу NASA в рамках программы «Коммерческая орбитальная транспортировка» (COTS), предназначенный для доставки полезного груза и, в перспективе, людей на МКС

«Дракон» на орбиту вывели впервые в 2010-м году. Беспилотный испытательный полет завершился успешно, и уже через несколько лет, а именно 25 мая 2012-го года, аппарат пристыковался к МКС. На корабле к тому моменту не было системы автоматической стыковки, и для её осуществления пришлось использовать манипулятор космической станции.

Этот полет рассматривался в качестве первой в истории стыковки частного корабля к Международной космической станции. Сразу оговоримся: едва ли «Дракон» и ряд других космических кораблей, разрабатываемых частными компаниями, можно назвать частными в полном смысле слова. Например, на разработку «Дракона» NASA выделило 1,5 млрд. долларов. Другие частные проекты также получают финансовую поддержку со стороны NASA. Поэтому речь идет не столько о коммерциализации космоса, сколько о новой стратегии развития космической отрасли, основанной на кооперации государства и частного капитала. Некогда секретные космические технологии, ранее доступные лишь государству, отныне - достояние ряда частных компаний, вовлеченных в сферу космонавтики. Обстоятельство это - само по себе мощный стимул для роста технологических возможностей частных компаний. К тому же такой подход позволил устроить в частную сферу большое количество специалистов космической отрасли, уволенных ранее государством в связи с закрытием программы «Спейс шаттл».

Когда речь идет о программе разработки космических кораблей частными компаниями, едва ли не наибольший интерес представляет проект компании SpaceDev, получивший название «Дрим Чейзер». В его разработке также принимали участие двенадцать партнёров компании, три американских университета и семь центров NASA.

Концепт многоразового пилотируемого космического корабля Dream Chaser, разрабатываемый американской компанией SpaceDev, подразделением Sierra Nevada Corporation

Этот корабль сильно отличается от всех остальных перспективных космических разработок. Многоразовый «Дрим Чейзер» внешне напоминает миниатюрный «Спейс шаттл» и способен осуществлять посадку, как обыкновенный самолет. И все равно основные задачи корабля схожи с задачами «Дракона» и CST-100. Аппарат послужит для доставки грузов и экипажа (до тех же семи человек) на низкую околоземную орбиту, куда он будет выводиться с помощью ракеты-носителя «Атлас-5». В этом году корабль должен осуществить свой первой беспилотный полет, а к 2015-му планируется подготовить к запуску его пилотируемую версию. Еще одна важная деталь. Проект «Дрим Чейзер» создается на базе американской разработки 1990-х годов – орбитального самолета HL-20. Проект последнего стал аналогом советской орбитальной системы «Спираль». Все три аппарата имеют схожий внешний вид и предполагаемые функциональные возможности. Отсюда вытекает вполне закономерный вопрос. Стоило ли Советскому Союзу сворачивать наполовину готовую авиационно-космическую систему «Спираль»?

Что у нас?

В 2000-м году РКК «Энергия» начала проектирование многоцелевого космического комплекса «Клипер». Этот многоразовый космический аппарат, внешне чем-то напоминающий уменьшенный в размерах «шаттл», предполагалось использовать для решения самых разнообразных задач: доставка груза, эвакуация экипажа космической станции, космический туризм, полеты на другие планеты. На проект возлагались определенные надежды. Как всегда, благие намерения накрылись медным тазом отсутствия финансирования. В 2006-м году проект был закрыт. При этом технологии, разработанные в рамках проекта «Клипер», предполагается использовать для проектирования «Перспективной пилотируемой транспортной системы» (ППТС), также известной как проект «Русь».

Крылатый вариант «Клипера» в орбитальном полете. Рисунок веб-мастера на основе 3D-модели «Клипера»

©Вадим Лукашевич

Именно ППТС (конечно, это пока лишь «рабочее» название проекта), как полагают российские специалисты, будет суждено стать отечественной космической системой нового поколения, способной заменить стремительно устаревающие «Союзы» и «Прогрессы». Как и в случае с «Клипером», разработкой космического корабля занимается РКК «Энергия». Базовой модификацией комплекса станет «Пилотируемый транспортный корабль нового поколения» (ПТК НК). Его главной задачей, опять-таки, будет доставка грузов и экипажа на МКС. В отдалённой перспективе - разработка модификаций, способных осуществлять полеты на Луну и выполнять продолжительные исследовательские миссии. Сам корабль обещает стать частично многоразовым. Жилая капсула может быть повторно использована после осуществления посадки. Двигательно-агрегатный отсек – нет. Любопытная особенность корабля - возможность посадки без использования парашюта. Для торможения и мягкого приземления на поверхность Земли будет применяться реактивная система.

В отличие от «Союзов», взлетающих с территории космодрома «Байконур» в Казахстане, новые корабли будут запускать с нового космодрома «Восточный», строящегося на территории Амурской области. Экипаж составит шесть человек. Пилотируемый аппарат также способен брать груз - пятьсот килограммов. В беспилотной версии корабль сможет доставлять на околоземную орбиту «гостинцы» посолиднее- весом в две тонны.

Одна из основных проблем проекта ППТС - отсутствие ракет-носителей, обладающих необходимыми характеристиками. Сегодня главные технические аспекты космического корабля проработаны, но отсутствие ракеты-носителя ставит его разработчиков в весьма затруднительное положение. Предполагается, что новая ракета-носитель станет технологически близкой к «Ангаре», разработанной ещё в 1990-е годы.

Макет ППТС на выставке МАКС-2009

©sdelanounas.ru

Как ни странно, но ещё одной серьёзной проблемой является сама цель проектирования ППТС (читай: российская действительность). Россия едва ли сможет себе позволить осуществление программ по освоению Луны и Марса, аналогичные по своим масштабам тем, которые претворяют в жизнь США. Даже в случае успеха разработки космического комплекса, скорее всего, его единственной реальной задачей будет доставка грузов и экипажа на МКС. Но начало летных испытаний ППТС отложено до 2018-го года. К этому времени перспективные американские аппараты, скорее всего, уже смогут взять на себя те функции, которые сейчас выполняют российские корабли «Союз» и «Прогресс».

Туманные перспективы

Современный мир лишен романтики космических полетов- это факт. Конечно, речь не идет о запуске спутников и космическом туризме. За эти сферы космонавтики можно не беспокоиться. Полеты на Международную космическую станцию имеют огромное значение для космической отрасли, но срок пребывания МКС на орбите ограничен. Станцию планируется ликвидировать в 2020-м году. Современный пилотируемый космический аппарат – это, прежде всего, составная часть определенной программы. Нет смысла разрабатывать новый корабль, не имея представления о задачах его эксплуатации. Новые космические аппараты США проектируются не только для доставки грузов и экипажей на МКС, но и с целью полетов на Марс и Луну. Однако эти задачи настолько далеки от повседневных земных забот, что в ближайшие годы нам едва ли стоит ожидать сколько-нибудь значительных прорывов в области космонавтики.

Американское космическое агентство представило проект новой тяжелой ракеты-носителя. Об этом сообщает Agence France-Presse .

Грузоподъемность системы, которая пока называется Space Launch System (система космических запусков), будет составлять 70 метрических тонн, но конструкция предусматривает возможность увеличения этого параметра до 130 метрических тонн. Ракета-носитель сможет доставлять пилотируемые экспедиции за пределы околоземной орбиты. Первый пробный полет ракеты-носителя намечен на конец 2017 года.

Новая ракета-носитель будет включать технические разработки, созданные в рамках программы шаттлов, а также конструкторские решения, появившиеся при проектировании космической техники по программе "Созвездие" - она предусматривала создание пилотируемого корабля и серии ракет-носителей, которые смогли бы выводить его за пределы орбиты Земли.

Первая ступень новой ракеты будет работать на водородно-кислородном двигателе RS-25D/E, более ранняя версия которого использовалась в программе шаттлов. Вторая ступень будет оснащена двигателем J-2X, в котором также используются кислород и водород. Он был создан в рамках программы "Созвездие".
Посмотреть анимацию старта новой ракеты-носителя можно на ролике:

Система SLS станет первой системой подобного класса, созданной "Сатурна V" - ракеты-носителя, доставлявшей корабли серии "Аполлон" на .

Американцы строят уникальный плазмодвигатель для полетов к Плутону

В НАСА объявили победителя конкурса на разработку нового типа двигателя для космических аппаратов.

В рамках первой фазы конкурса на разработку двигательной установки прямого преобразования ядерной энергии призом в 100 тыс. долл. награжден профессор Вашингтонского университета Джон Слау, который разработал проект электромагнитного плазмоидного двигателя или как его называют в - безэлектродного двигателя на силе Лоренца (ELF).

Электромагнитный плазмоидный двигатель (ЭПД) является революционным типом электрической двигательной установки и позволяет резко сократить массу космического аппарата, а также увеличить эффективность двигателей по сравнению с традиционными системами мощностью 500-1000 Вт. ЭПД имеет высокую удельную мощность (более 700 Вт/кг) и экономичность. Он позволит совершать беспилотные полеты к самым окраинам : Нептуну, Плутону и Облаку Оорта. Кроме того, новый двигатель может питаться от солнечных панелей, что дает возможность быстро преодолеть расстояние до более близких объектов, например спутников или астероидов.

Принцип работы ЭПД следующий: с помощью вращающегося магнитного поля внутри конической камеры двигателя создается мощное напряжение токов внутри потока плазмы, что приводит к образованию плазмоида, изолированного от стенок камеры магнитным полем. Изменение градиента магнитного поля в мощных плазменных токах приводит к тому, что плазмоид покидает коническую камеру с огромной скоростью - соответственно появляется реактивная тяга. По замыслу специалистов НАСА, новый тип двигателя должен представлять собой импульсное устройство, потребляющее 1 КВт и выдающее разряд с энергией 1 Дж при частоте 1 кГц.

В НАСА разработали теорию и дизайн нового двигателя, а также продемонстрировали работу физических принципов его работы в лаборатории. Специалистам удалось создать небольшой, всего 10 см в диаметре, двигатель киловаттного класса, который продемонстрировал надежную работу в импульсном режиме с энергией от 0,5 до 5 Дж. ЭПД имеют массу преимуществ, даже по сравнению с высокоэффективными ионными двигателями. Прежде всего, ЭПД может использовать в качестве топлива большой спектр рабочих тел: кислород, аргон, гидразин или смесь газов. Это позволяет производить дозаправку аппаратов в космосе, а также, теоретически, пользоваться «местным» топливом, например газами из атмосферы Марса. ЭПД не только увеличит скорость и энергетические возможности космических аппаратов, он также может стать вторым двигателем самолетов. Они могли бы выходить на околоземную орбиту на прямоточных воздушно-реактивных двигателях, а уже в космосе - передвигаться с помощью легких и компактных ЭПД.

В ходе второй фазы конкурса американское космическое агентство планирует испытать реальный прототип ЭПД со следующими характеристиками: вес 1,5 кг, мощность от 200-1000 Вт при 50-80 мН тяги и 1,5-4 тыс. секундах удельного импульса (в современных ионных двигателях около 3 тыс.).

Надо отметить, что Джон Слау в рамках проекта Helion Energy по коммерциализации энергии термоядерного синтеза разработал индуктивный ускоритель плазмы, который позволяет ускорять плазмоиды до скорости 600 км/с, что гораздо больше, чем скорость их внутреннего теплового движения.

Постоянный адрес статьи: