Новые транспортные системы в космосе | Наука и техника | DW | 31.08.2005
  1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages

Наука и техника

Новые транспортные системы в космосе

09.05.2005

Полтора месяца назад в Америке встретились представители индустрии, политики и научного мира Соединенных Штатов, чтобы обсудить планы этой мировой державы по освоению космоса в ближайшие годы. На повестке дня стояли следующие вопросы: окончательное прекращение полетов космических челноков, выход из проекта по освоению околоземной орбиты на Международной космической станции, а также создание нового космического корабля, который бы пришел на смену устаревшим "челнокам". О том, как сейчас обстоит дело освоения ближайшего космоса, пойдет речь в нашей сегодняшней передаче.

Не далее как год назад американское космическое агентство НАСА с гордостью объявило о принятия программы продления срока службы космических челноков, так называемой " Space Shuttle Service Life Extension Programm". Планировалось поддерживать в форме три оставшихся челнока Discovery Atlantis Endever " вплоть до 2020 года. Для этого в 2010 году все три корабля должны были заново пройти программу сертификации. Однако теперь планы НАСА изменились. Столь резкий поворот событий объясняется выходом Америки из программы исследований на Международной космической станции, о чем недавно заявил президент Соединенных Штатов Джордж Буш. И раз уж шаттлам предстоит совершить всего лишь 28 полетов, то можно обойтись и без дорогостоящей инспекции, предусмотренной программой продления срока службы ветеранов вселенной. Что и говорить, космические челноки обошлись Америке в копеечку. Расходы американского космического агентства НАСА на проведение работ на Международной космической станции в 10 раз превысили предусмотренную первоначальной сметой сумму в 100 миллиардов долларов. Есть и другие причины:

Участие Америки в проекте по созданию Международной космической стации ни на шаг не приближает американцев к поставленной президентом Бушем цели покорения Луны и Марса, -

объясняет Алекс Роланд, историк американского космического агентства НАСА.

Во времена глобальных экономических кризисов, борьбы с терроризмом, а также усилившихся разногласий между европейскими и американскими политиками, президент США Джордж Буш, подобно своему предшественнику Кеннеди, дабы сплотить нацию вокруг идеи светлого американского будущего, решил обратить свои взоры в космос, к Луне и далее к Марсу. Согласно новым планам, к естественному спутнику Земли полетит уже новый космический корабль, так называемый "Crew Exploration Vehicle ". 14 астронавтов отправятся на нем в путешествие на Луну. При этом чтобы с самого начала раз и навсегда отмести саму идею полетов нового корабля к Международной космической станции, НАСА в условиях конкурса на создание нового корабля не двусмысленно указало: "В конструкции нового корабля следует отказаться от приспособления для состыковки его с Международной космической станцией. Однако далеко не все сотрудники американского космического агентства считают это разумным.

Нам следует так конципировать корабль, чтобы он был в состоянии выполнить свою основную задачу, а именно - полет на луну. Вопрос того, сможет ли " Crew Exploration Vehicle " состыковаться с Международной космической, остается пока открытым. В настоящее время ведутся переговоры между подразделением американского космического агентства НАСА, занимающимся созданием нового корабля, и отделом той же уважаемой организацией, организующей работы на Международной космической станции. Тем не менее, основной задачей нового космического корабля является полет на Луну, -

объясняет Карл Уолc из штаб-квартиры НАСА в федеральном округе Вашингтон Ди Си.

После выхода Америки из этого проекта странам, финансирующим исследования на Международной Космической станции, придется поднапрячься. Без американских космических челноков задача доставки грузов на орбиту ляжет на плечи России и Европы. Пока еще проверенные временем ракеты "Союз" и "Прогресс" могут обеспечить обитателей орбитальной станции всем необходимым, однако после введения в строй новых отсеков, когда число космонавтов возрастет до шести человек, дело значительно осложнится.

А теперь к другой теме нашего выпуска.

В фантастическом романе "Полет на Луну", написанном в 19 столетии французским писателем Жюль-Верном, путешественники добираются до естественного спутника Земли внутри пушечного ядра. Более сотни лет эта идея не воспринималась инженерами в серьез. В 20-м столетии мощные орудия использовались исключительно в военных целях. Однако в 21 веке конструкторы европейского аэрокосмического концерна ЕАДС задумались о мирном применении артиллерии для доставки грузов на околоземную орбиту. Однако навело на эту мысль конструктора Йорга Беренса из подразделения Космические транспортные системы не чтение научно-фантастических романов, а просмотр научно-популярных телевизионных передач.

Как-то раз по телевизору показывали репортаж об использовании электронного рельсового ускорителя в военных целях. Меня поразило то, что электронная пушка способна выстреливать в небо снаряды со скоростью, превышающей скорость звука. Поведя собственные исследования в этой области, я понял, что и мы можем использовать электронный рельсовый ускоритель для исследования космоса.

Вот уже два года инженеры из Европейского аэрокосмического концерна совместно с коллегами из Европейского космического агентства работают над созданием такой электромагнитной пушки.

Для нас вся эта конструкция особенно привлекательна тем, что ускоритель остается на Земле. Обычные ракеты устроены по-другому, у них топливные баки и двигатель находятся в самом корпусе летательного аппарата.

Второй плюс этой конструкции заключается в том, что для осуществления запуска требуется всего лишь 10 киловатт электроэнергии. Испытания, проведенные во французском городе Сент-Луис, где находится единственный в мире шестиметровый рельсовый ускоритель, которому его создатели дали звучное имя "Пегас", показали, что электронно-магнитная пушка способна ускорить снаряд весом от одного до двух килограммов до сверхзвуковой скорости.

Представьте себе простую пушку, нормальный орудийный ствол, внутри которого находятся два медных рельса, по которым пропускают мощный электрический ток. Снаряд, размеры которого позволяют ему свободно перемещаться между двумя рельсами, попадая в ствол, создает короткое замыкание, и возникающие при этом электромагнитные силы придают снаряду ускорение.

Пока что электромагнитная пушка установлена горизонтально. Однако уже в этом году инженеры рассчитывают запустить первые снаряды в небо. Планируется построить десятиметровое орудие, которое запустит летательный снаряд на десятикилометровую высоту, доказав тем самым, что этот способ годится для запуска аппаратов для проведения исследований на суборбитальных высотах.

На сегодняшний день у нас уже имеется проект новой 22-х метровой пушки, которая сможет запускать снаряды общей массой в четыре килограмма на высоту в 120 километров. При этом летательный аппарат в состоянии доставить на эту высоту около килограмма полезного груза. Это может оказаться интересным для метеорологов, которые проводят свои исследования как раз на этих высотах, где заканчивается атмосфера Земли. Эта область называется на научном языке мезопауза, и там происходят порой весьма интересные вещи, например, образуются светящиеся в ночном небе облака. Кроме того, проведение исследований на этих высотах позволит точно установить, как распределяется озон в верхних слоях атмосферы. Метеорологи рассчитывают, что это поможет им найти ответ на вопрос, почему над обоими полюсами Земли есть озоновые дыры, а над экватором нет.

Останавливаться на достигнутом ученые-артиллеристы не собираются. По словам Беренса, теоретически возможно построить пушку, способную запускать маленькие спутники на 400-километрову орбиту. Для этого, однако, необходима царь-пушка с длиной ствола в 180 метров.

А теперь давайте поговорим о новом способе переброске грузов уже на самой орбите. Как известно, рабочая орбита спутника находится выше той орбиты, на которую его доставляет ракета. Ранее, для того, чтобы спутники смогли добраться до более высокой орбиты, ранее их снабжали собственным движком. Теперь ученые придумали более экономный способ переброски спутников с одной орбиты на другую. В будущем эту работу будут выполнять огромные катапульты - метательные устройства, размещенные в открытом космосе. Они будут захватывать сателлит в специальную ловушку, а затем катапультировать его дальше к месту назначения.

Идея сама по себе не нова. Впервые она была высказана лет 25 назад. Для создания космической пращи необходим огромный, длиной примерно в сотню километров, канат, на одном конце которого прикреплен груз, для поддержания необходимого натяжения, например, отработанная ступень ракеты, а на другом захватывающее устройство, которое подобно руке великана ловит спутник, чтобы затем отправить его на более высокую орбиту.

Говорит Роберт Хойт президент американской компании "Tetres". Сотрудники его фирмы совместно с коллегами из аэрокосмического концерна " Lockheed Martin " и Технического университета штата Теннеси, разработали космическую катапульту. При этом канаты гигантской пращи сделаны не из волокна, а из переплетенных крест на крест алюминиевых прутьев, что придет этой структуре особую пружинистость. Говорит Джеймс Бенсон, шеф компании " SpaceDev".

Одна из таких вращающихся систем могла бы описывать круги вокруг Земли, а другая вокруг Луны. Синхронизировав их работу, можно будет добиться того, чтобы груз, катапультированный первой пращей, был пойман второй, подобно тому, как в бейсболе игрок хватает своей перчаткой-ловушкой брошенный подающим мяч. Таким способом можно будет транспортировать любое количество грузов на Луну практически без затрат энергии.

Кроме того, космические катапульты смогут отправлять грузы в оба конца, как с Земли на Луну, так и с Луны на Землю. А неизбежную потерю вращательного импульса, при каждом броске космические пращи могли бы компенсировать с помощью энергии, полученной от солнечных батарей или от электромагнитного поля Земли. Единственная, на сегодняшний день пока не решенная проблема заключается в создании надежного захватывающего механизма.

В настоящее время мы рассматриваем различные способы захвата груза космическими катапультами. Например, такой: праща выстреливает сетку, в которой груз застревает, затем она потягивает его к себе и закрепляет. После того, как полезному грузу за счет вращения катапульты будет придано необходимое ускорение, его просто-напросто отпустят в заданном направлении.

Самое сложное заключается в том, чтобы придумать захватывающий механизм, с помощью которого вращающаяся вокруг своей собственной оси и вокруг Земли катапульта смогла бы поймать движущийся объект, который в свою очередь также описывает эллиптические орбиты вокруг Земли. В космос гигантская праща попадет лет через пять, после проведения необходимых наземных испытаний. Если система докажет свою надежность, то впоследствии ее можно будет использовать для переброски не только грузов, но и людей.

В то время как американцы заняты проектированием нового космического корабля, предназначенного для исследования Луны, немецкие ученые сконцентрировались на создании лунной станции, в которой астронавты могли бы жить и работать в течение достаточно долгого времени.

Чтобы скрасить первым лунным поселенцам их пребывание на естественном спутнике Земли, специалисты по разработке космической техники их Мюнхенского технологического университета обратились за помощью к архитекторам из Дармштадта. Плод их совместного труда - первая модель лунной станции, которая не только отвечает техническим требованиям, предъявляемым к лунному дому инженерами, но и предоставляет ее обитателям определенный комфорт, необходимый для поддержания психического здоровья космонавтов.

Мы исходим из того, что команда астронавтов проведет на Луне в общей сложности 500 дней, то есть около полутора лет. Учитывая столь длительный срок пребывания, необходимо обратить особое внимание на создание определенного комфорта, на то, чтобы у шести астронавтов было достаточно места, чтобы они не нервировали друг друга, как обитателям коммуналок,

- говорит Иоганн Айзеле, профессор архитектуры при Техническом университете в Дармштадте.

Как известно ракета имеет цилиндрическую форму. По прибытии на Луну этот цилиндр будет разделен на две части, каждая из которых станет фундаментом для общего лунного дома. Вокруг корпуса ракеты будет возведен герметичный, не пропускающий воздух купол, который будет держать форму за счет давления находящегося в нем воздуха. Этот купол накроет несколько сотен квадратных метров лунной поверхности, которые станут для космонавтов их средой обитания.

Хотя материал для постройки такого дома пока еще не найден, ученые уверены, что смогут использовать для защиты постройки от отрицательного влияния окружающей среде лунную породу, тонкий слой которой планируется нанести на купол. Тем временем все жизненно важные отсеки, такие, например, как командный пункт, медсанчасть и санитарный узел, будут находиться внутри корпуса самой ракеты. А под надувными куполами найдется место для проведения экспериментов и складирования материалов. Кроме того, там будут располагаться лаборатории, спортивный зал, общая комната и личные покои каждого астронавта. А для поднятия настроения и повышения работоспособности лунных жителей на купол дома будут проецироваться изображения земных ландшафтов. Для проведения испытаний в Мюнхене в ближайшем будущем будет построена модель лунного дома в натуральную величину.

Модели редко изготовляются в масштабе один к одному. Однако наш случай особенный. Здесь все должно быть рассчитано с точностью до сантиметра. Кроме того, модель организации замкнутого пространства должна пройти испытание на психологическую пригодность. Для этого в лунный дом будут поселены первые обитатели, которые на собственно шкуре узнают, каково придется астронавтам в космосе.

Лунная база на шесть человек - это только начало, первый шаг на пути к большим лунным, а в последствии и марсианским поселениям. И европейцы готовы встретить новую космическую эру во всеоружии. Во всяком случае, в деле создания комфортных условий, с ними мало кто может сравниться.