ПКП №53 2015 - Координационный научно
advertisement
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ бюллетень новостей и аналитических материалов Выпуск № 53 2015 г. Содержание ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КОСМОНАВТИКИ Китайская версия “мирового космического клуба” ..................................................................2 ПОЛЁТЫ В ДАЛЬНИЙ КОСМОС Луна или Марс: дебаты в США ...................................................................................................5 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ Проект отклонения астероида ....................................................................................................14 Е ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КОСМОНАВТИКИ Китайская версия “мирового космического клуба” Согласно докладу, недавно опубликованному одной из китайских исследовательских организаций, возможности Китая в области космоса оцениваются как четвертые в мире, при этом, разрыв между ведущими державами уменьшается. Китай сейчас проходит решающий период превращения из крупной космической державы в великую космическую державу в составе государств-участников неформального “мирового космического клуба”, говорится в исследовании Пекинского института информации по космической науке и технике, являющегося подразделением Китайской академии космической техники. В 2014 году количество запусков ракет-носителей в космос во всём мире достигло рекордного за много лет значения 92, при этом на орбиту было выведено 262 космических аппарата. Институт впервые оценил возможности в области космонавтики для 20 стран и регионов по шести показателям – стратегия, производственные системы, инфраструктура, масштабы космической промышленности, инновации и международное влияние. Первыми в этом рейтинге участников “мирового космического клуба” находятся США, далее следует Европа, Россия, Китай, Япония и Индия. В докладе говорится, что США сохранили свой статус единственной космической сверхдержавы, однако разрыв между США и ближайшими соседями по рейтингу сокращается. Европа и Россия оцениваются как следующие две великие державы. Благодаря 2 № 53-2015 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ своим технологическим достижениям и союзничеству с США, Европа сделала гигантский скачок в развитии своего космического потенциала. Россия обуздала снижение своих возможностей, демонстрируя признаки восстановления благодаря своим средне- и долгосрочным планам и реформам космической промышленности. Китай, Япония и Индия считаются крупными космическими державами. Проводя самостоятельный путь развития, Китай добился заметных успехов в области космической техники, показав высокие темпы и потенциал. Быстро развивается Япония, движимая технологическими инновациями, активным международным сотрудничеством и союзническими отношениями с США. Финансирование невоенных космических программ стран мира в 2013 году 3 № 53-2015 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ В 2014 году Индия стала первой азиатской страной, успешно отправившей исследовательский зонд к Марсу, тем самым сделав прорыв в своём космическом потенциале, отмечается в докладе. В докладе также упоминаются страны с развивающейся космической отраслью экономики, к которым относятся Канада и Республика Корея, которые следуют сразу же за Китаем, Японией и Индией. Космос стал передним краем в стремлении стран добиться экономических, военных и научно-технических преимуществ. В докладе отмечается, что руководствуясь соображениями национальной безопасности и экономическими интересами, все большее число стран включаются в соперничество в области исследования и освоения космоса. Номер статьи 143 4 Электронные адреса источников http://www.spacedaily.com/reports/China_ranked_4th_among_world_space_powers_999.html http://johnbsheldon.com/category/emerging-space-powers/ Xinhua News Agency ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 ПОЛЁТЫ В ДАЛЬНИЙ КОСМОС Луна или Марс: дебаты в США Дебаты по вопросу о том куда лучше лететь – на Луну или Марс – продолжаются, невзирая на каждый новый доклад или рекомендации НАСА, Национального научноисследовательского совета или независимых исследований, которые указывают на Луну как на будущее место для исследования и поселения человека. Луна является нашим ближайшим небесным соседом, безжизненная и бесплодная территория, обращающимся вокруг Земли на расстоянии в четверть миллиона миль, тогда как планета Марс располагается от нас, в среднем, раз в пятьсот дальше. Современные технологии позволяют совершать регулярные полёты космических кораблей в пространстве между Землей и Луной, в любой день, тогда как возможность отправки с Земли на Марс ограничивается определёнными временными интервалами (окнами). Космические корабли для полётов к Луне имеют гораздо меньшие размеры (в десять или даже ста раз, в зависимости от численности экипажа, запасов ракетного топлива, продовольствия и питьевой воды). Центр управления полётом может осуществлять круглосуточный контроль почти в реальном масштабе времени. В случае необходимости можно в короткие сроки организовать спасательную или аварийную миссию. Однако в случае полётов к Марсу доступные в настоящее время технологии не позволяют решить такую задачу. Задержка связи в течение большей части экспедиции на Марс такова, что центр управления полетом на Земле не сможет сделать почти ничего, чтобы помочь экипажу в случае чрезвычайной ситуации, поскольку передача команд попавшему в 5 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 сложную ситуацию экипажу в ходе перелёта к Марсу может занять 30 минут или более. Пополнение запасов для лунной миссии при желании можно производить каждый день, тогда как марсианский экипаж остаётся с тем, что у него есть на борту на протяжении всего полёта, который может длиться пять-шесть месяцев. Представьте следующую картину: люди, в течение пяти или шести месяцев находящиеся в невесомости, внезапно подвергаются воздействию сил гравитации после посадки на поверхность Марса. А ведь даже по завершении значительно более коротких экспедиций на МКС, экипажам требуется немало времени, чтобы восстановить исходное состояние мышц и костей своего организма. В пользу марсианского проекта приводится довод о том, что люди на Марсе будут весить вдвое меньше, чем на Земле и смогут приспособиться к его суткам, весьма близким по длительности к земным. Но какой в этом смысл, если вам приходится быть в скафандре, чтобы не дышать почти чистым углекислым газом атмосферы, создающей низкое давление, не говоря уже о пылевых бурях, которые могут месяцами непрерывно скрывать Солнце. Батареи солнечных фотоэлектрических элементов, используемых в настоящее время на борту, с самого начала космической эры являются одной из базовых технологий для космических кораблей и спутников, однако из-за пыльных бурь возможности солнечных батарей на Марсе могут оказаться недостаточными. Потребуются десятилетия для того, чтобы НАСА смогло сертифицировать ядерные энергетические системы и ядерные двигатели. При этом мы могли бы использовать отработанные и надёжные квалифицированные для работы в космосе фотоэлектрические системы в приполярных районах Луны почти постоянно, пока происходит накопление опыта развёртывания, управления и обслуживания ядерных реакторов, которые могли бы вводиться в эксплуатацию позже, после успешных испытаний этих систем на поверхности Луны, на Марсе и в других местах Солнечной системы, где интенсивность солнечного света 6 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 уменьшается, поэтому солнечная энергетика теряет свою эффективность. Развивающаяся технология строительства с помощью роботов может оказать огромное влияние на создание инфраструктуры на планетах, что в первую очередь применимо к освоению Луны. Сейчас возможно возведение целых жилых комплексов, их сертификация и ввод в строй до прибытия людей, которые в них поселятся. Лунные поселения и необходимые элементы инфраструктуры, такие как посадочные площадки, дороги, ангары для хранения и даже предприятия по производству компонентов и их цепочки поставок могут быть построены и обслуживаться с Земли. Технологии робототехники продвинулись настолько далеко, что совершившие посадку на Луну роботы, могут контролироваться с Земли с использованием передовых систем и технологий дистанционного управления, которые уже играют весьма важную роль в наземной экономике. Однако создать подобную инфраструктуру на Марсе значительно сложнее, не говоря уже об управлении роверами, находящимися на расстоянии сотен миллионов километров, в результате чего командные и управляющие сигналы передаются с существенной 7 № 53-2015 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ задержкой по времени. Почему планы НАСА относительно Марса всегда отстоят на тридцать лет? Этот вопрос часто задают на мероприятиях, посвящённых проблемам политики, но на научно-технических встречах его никогда не выносят на обсуждение. Причина проста. В настоящее время у нас нет технологий, позволяющих сохранить людям жизнь и здоровье в ходе длительных полётов в условиях воздействия смертельных естественных излучений, пронизывающих межпланетное пространство, особенно в области нашего пребывания недалеко от Солнца. Здесь, кстати, и возникла сама жизнь, а мы живы лишь благодаря защите, оказываемой магнитным полем Земли и толстым слоем воздуха земной атмосферы. Даже находящаяся выше атмосферы Международная космическая станция защищена магнитным полем Земли, распространяющимся до пояса Ван Аллена, где зачастую смертельные солнечные бури смягчаются и ослабевает. Ни Марс, ни наша Излучения в космосе 8 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 Луна не имеют такого защитного поля, которым обладает Земля. Отсутствие естественной защиты создаёт серьёзные проблемы для постоянных внеземных поселений. Специалисты по освоению космоса считают, что все внеземные поселения должны находиться глубоко под землей и оснащаться смотровыми башнями и обитаемыми постройками на лунной или марсианской поверхности, куда во избежание вредного воздействия на здоровье люди будут выходить лишь на очень короткие периоды времени. Данное природное явление усугубляется ещё одним действующим фактором – галактическим космическим излучением (ГКИ). Частицы, в основном ионы железа, некоторые из которых обладают энергией, сравнимой с энергией мощного бейсбольного удара, постоянно пронизывают межпланетное пространство. Считают, что они возникают при умирании звёзд и сверхновых. Их энергия на несколько порядков больше той, которую можно сгенерировать здесь, на Земле, даже в самых современных ускорителях. Эти частицы настолько мощны, что способны проходить сквозь конструкцию космических аппаратов и тканей человека. При этом они создают вторичные частицы при столкновении с материалами аппарата и эти гораздо более медленные частицы, особенно нейтроны, оказывают воздействие, которое может быть смертельным для астронавтов. Есть способы отклонения заряженных частиц, например, протонов высоких энергий и солнечных альфачастиц, основывающиеся на технологиях активного экранирования, т.е. искусственного создания электромагнитных полей вокруг корабля с целью отклонения таких частиц. Однако ещё необходимо разработать способы защиты человеческого организма от воздействия нейтральных частиц, возникающих при расщеплении ядра, тех энергетических нейтронов, которые генерируются вторичным излучением. Специалисты, создающие космические аппараты, умалчивают об этом непреодолимом препятствии, потому что, как и все мы, хотят, чтобы полёты продолжались. Однако, медицинские специалисты НАСА, мнение которых является решающим, знают, что риск совершенно реален. Они понимают, что современные технологии ограничивают наши возможности, поэтому отправлять экипажи нельзя, 9 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 поскольку известно, что с ними случится. Они даже могут определить положение точки в ходе полёта, начиная с которой астронавты начнут получать вредные для здоровья дозы облучений и их организмы начнут разрушаться. Радиологи знают, что экипаж погибнет во время перелёта к Марсу, и что пока не существуют технологий защиты людей от галактического космического излучения или от воздействия аномально сильных солнечных бурь, особенно от опасного энергетического вторичного излучения частиц, которое может вызвать множество эффектов – от расстройства здоровья членов экипажа, до медленной и мучительной смерти. Из опыта аварий и катастроф при разработке ядерного оружия и эксплуатации атомных электростанций последствия лучевой болезни и результаты воздействия излучений на технические системы хорошо известны. НАСА осуществляет активную программу мониторинга радиации и выработки соответствующих контрмер. Для тех, кто хочет погрузиться в тематику глубже, можно ознакомиться со Стандартами интеграции управляемых человеком систем (Man Systems Integration Standards – MSIS), где можно почерпнуть точные данные о физиологической реакции человека на излучения и признаках начала отказа 10 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 функций организма. Космическая радиация является проблемой, которая доставляет серьёзные неприятности смелым проектам полётов к Марсу. На МКС проводятся эксперименты по определению величины доз облучения, с которыми способен справиться человеческий организм. Но за пределами поясов Ван Аллена, излучения гораздо более значительные, что недавно показал ровер Curiosity, который оснащён дозиметром активного излучения. Очевидно, требуется совершенствование радиационной защиты для длительных экспедиций, особенно на маршевом участке траектории полёта. Нам также нужны данные о космических полётах в дальнем космосе с использованием биологических образцов (не экипаж). Мы также знаем, что характер облучения во время маршевого полёта отличается от воздействия излучений на поверхности внеземного объекта, масса которого защищает от значительной части галактического излучения. Опять же, Луна, не имеющая защитного магнитного поля, является наилучшим местом вблизи Земли с точки зрения рисков длительного воздействия частиц солнечного и галактического излучения, а также последствий изоляции экипажа и является идеальным местом для отработки мер решения этих важных проблем. Однако, еще не всё потеряно. Известно, что можно оградиться от смертельной радиации, если космические корабли располагают достаточно толстыми экранами, содержащими воду. Мы также знаем, что тонны продовольствия и расходных материалов для экспедиций, а также крупногабаритные топливные баки с водородом на протяжении месяцев при перелёте могут использоваться в качестве радиационной защиты отсека экипажа. Некоторые специалисты даже считают, что водяные баки представляют собой компактный способ перевозки компонентов топлива, которые могут быть изготовлены при необходимости в пути, как на 11 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 начальном, так и на завершающем этапе длительной экспедиции. Однако, как только мы достигнем поверхности Марса, необходимо обеспечить выживание в условиях весьма интенсивного солнечного излучения. К сожалению, эта проблема пока не решена. Ко всем спорам об исследовании и заселении Марса можно добавить вопрос о загрязнении и карантине. Некоторые ученые считают, что деятельность человека на внеземных телах будет угрожать возможным формам жизни, которые могут там существовать. А ведь поиск жизни на Марсе только начался. Могут пройти десятилетия, прежде чем мы узнаем, есть ли там какие-либо формы жизни или нет. Если следовать их рекомендациям, то до тех пор с деятельностью человека, возможно, придётся повременить. Всё это требует ответа на вопрос: должны ли мы ждать разработки соответствующих технологий или же целесообразнее осуществлять полёты с целью накопления опыт в период, когда мы приобретаем все эти необходимые надёжные технологии для экспедиции на Марс? Другими словами, есть ли у космонавтики такие задачи, которые могут ускорить эволюцию технологий и одновременно мотивировать молодёжь к изучению точных наук, готовить следующее поколение исследователей и специалистов? Энтузиазм, связанный с Международной космической станцией, ослабевает, по крайней мере, среди общественности и средств массовой информации. Может какой-нибудь импульс создаст космический туризм? Не секрет, что планы президента США об отправке людей к какому-то безымянному астероиду в рамках непонятной и ни на что не вдохновляющий миссии, имеют слабую и вялую поддержку в Конгрессе. С другой стороны, Луна до сих пор порождает живой интерес, в отличие от проектов двух следующих десятилетий. До визуально наблюдаемой нашей космической соседки можно добраться всего за три дня, а около полувека назад американские астронавты оставили там свои следы, не говоря уже о роверахлуноходах. Орбитальные полёты НАСА уже сейчас предоставляют высокоразрешающие изображения Луны, а также другие данные, включая 12 № 53-2015 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ характеристики излучений, что важно для того, чтобы экипажи с минимальными потерями преодолели пространство между Землёй и Луной и прибыли к месту назначения. В настоящее время несколько стран разрабатывают планы будущих полётов к Луне. Китай уже высадил свой ровер на наш естественный спутник. Индия сыграла важную роль в поиске водяного льда на полюсах, что наряду с круглогодичным постоянным солнечным светом и умеренными температурами на поверхности в полярных регионах, может обеспечить стабильную обстановку для астронавтов, которым нужно научиться жить и разворачивать технические средства для постоянных поселений повсюду в Солнечной системе. Для тех ученых, которые нацелены на получение Нобелевских премий в ближайшие несколько десятилетий, часть наиболее интересных научных открытий в области распространения наших биотипов повсюду в Солнечной системе ожидает нас на Луне. В то время как человечество с большим трудом добывает информацию о солнечной активности за последние несколько тысяч лет, Луна содержит летопись солнечной активности за последние несколько миллиардов лет, почти с самого момента возникновения Солнечной системы и формирования системы Земля-Луна. Это бесценное хранилище данных может сообщить нам о деятельности Солнца в течение геологически длительного времени больше информации, чем любой другой объект Солнечной системы. Такие данные могут лечь в основу создания надёжных моделей изменения климата и формирования политики в данной области. Исследования Марса обогатить нас такими знаниями не смогут. Номер статьи 144 13 Электронные адреса источников http://www.spacedaily.com/reports/The_Moon_or_Mars_Flawed_Debate_False_Choice___Part_One_999.html ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ № 53-2015 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ Проект отклонения астероида В кинофильме 1998 года "Армагеддон" астероид "размером со штат Техас" угрожает уничтожить Землю до тех пор, пока НАСА не привлекает глубоководного бурильщика нефтяных скважин (роль исполняет актёр Брюс Уиллис), который размещает ядерные заряды глубоко внутри астероида и взрывом разрушает его на части. Хотя сюжет фильма и кажется надуманным – и отчасти это действительно так – необходимость в разработке стратегии обороны от вторжения астероидов не отрицают ни НАСА, ни Европейское космическое агентство. Обе организации занимаются разработкой проектов, позволяющих изучить возможность столкновения астероид с курса, если он будет серьёзно угрожать Земле. Усилия двух агентств объединены в проекте AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment – оценка вероятности столкновения с астероидом и возможности его отклонения), первой в мире международной инициативе по защите Земли от возможного столкновения с астероидом. В марте 2015 года ЕКА начало работы по своей части проекта AIDA, которая получила название AIM (Asteroid Impact Mission – миссия столкновения с астероидом). Космический аппарат AIM отправится к бинарной системе, состоящей из астероида Didymos (ширина 800 метров) и его спутника (ширина 170 м), который ученые неофициально называют Didymoon. Если все будет соответствовать планам, то зонд AIM будет запущен в космос в 2020 году, за два года до запуска американского аппарата, разрабатываемого в рамках данного проекта. Головная автоматическая космическая станция AIM будет отслеживать и изучать астероид Didymoon, а также произведёт высадку на него спускаемого аппарата. 14 № 53-2015 ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ Концепция миссии AIDA По заявлению представителей НАСА, в течение ближайших нескольких месяцев начнётся этап проектирования зонда DART (Double Asteroid Redirection Test – испытание изменения курса двойного астероида). В 2022 году аппарат DART отправится к системе астероидов на скорости около 21 600 км/ч, а затем врежется прямо в объект Didymoon. "AIM будет внимательно следить за тем, как DART столкнётся с Didymoon," – сообщил Иэн Карнелли, руководитель данного проекта в ЕКА. "Далее он выполнит детальное сравнение формы и орбиты этого небесного тела до и после столкновения, чтобы охарактеризовать кинетическое воздействие аппарата DART и его последствия." Миссии DART и AIM позволят определить величину силы, необходимой для изменения орбиты приближающегося астероида, что нужно астрономам для выработки наилучшей стратегии построения и использования системы планетарной защиты, сообщили представители ЕКА. Учёные и инженерно-технические специалисты ЕКА представят в 2016 году один из вариантов космической автоматической станции AIM на утверждение Совета министров стран-членов ЕКА. Номер статьи 145 15 Электронные адреса источников http://www.space.com/29427-asteroid-deflection-armageddon-test-aida.html http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/NEO/Asteroid_Impact_Deflection_Assessment_AIDA_study http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2015/02/AIDA_mission_concept
