Новые технологии в освоении космоса

Научный прогресс последних лет позволил человеку значительно расширить понимание о Вселенной, но в ее глубинах по-прежнему остается множество неизведанного. Масштабное освоение космоса сдерживает дороговизна и низкая эффективность космических аппаратов. Аэрокосмические агентства и компании всего мира разрабатывают новые космические технологии, которые призваны решить эту проблему и сделать возможными межпланетные путешествия и продолжение поисков неземных форм жизни.

Лифт в космос

Компания Obayashi Corporation из Японии в 2012 году заявила о своей работе над созданием лифта в космос, которая должна закончится к 2050 г. Для этого планируется строительство космодрома на Земле, который будет связан с размещенной на высоте 35 500 км от земной поверхности космической станцией. Там будут располагаться жилые помещения и космические лаборатории. Объекты будут соединены с помощью кабеля из углеродных нанотрубок и генетически модифицированного паучьего шелка.  Новые технологии позволят лифту достигать скорости 201 км/ч и вмещать до 30 пассажиров. Планируемая продолжительность подъема составляет около 8 дней.

Skylon

Разработка английской компании Reaction Engines Limited – космический самолет Skylon –  будет осуществлять взлет и посадку на обычной взлетно-посадочной полосе и может использоваться как самолет, а в верхних слоях атмосферы после достижения сверхзвуковой скорости переходить в режим ракеты для выхода на околоземную орбиту. Это становится возможным благодаря специально разработанному воздушно-реактивному двигателю Sabre, который работает по новейшей технологии предварительного охлаждения кислорода из забортового воздуха или собственных баков. Ожидается, что Skylon позволит в 15-20 раз уменьшить стоимость «космической» доставки грузов объемом 12-15 т на орбиту Земли.

CleanSpace One

Многочисленный мусор, вращающийся в космосе недалеко от Земли, периодически уничтожает или повреждает другие важные объекты. А его постоянно увеличивающееся количество заставляет ученых разрабатывать новые технологии по его ликвидации. Специалисты института EPFL (Швейцария) представили для этих целей космический аппарат CleanSpace размером 30х30х10 см, рассчитанный на одноразовое использование. Его первой целью должен стать швейцарский спутник Swisscube, выпущенный на орбиту в 2009 г. Аппарат-уборщик захватит свою цель и переместится с ней в верхние слои атмосферы, где оба должны сгореть. Стоимость проекта CleanSpace оценивается в $11 000 000, а при успешном выполнении миссии планируется наладить его серийное производство, чтобы поддерживать чистоту в околоземном пространстве.

James Webb Space Telescope

В 2017 г. космическое агентство NASA получило высокотехнологичный космический телескоп, который должен помочь ученым в поисках проявлений жизни в бескрайних просторах Вселенной. Аппарат стоимостью 8,8 млрд. долл., созданный по новым технологиям, позволит исследовать в космосе множество наиболее отдаленных планет, вычислять их размеры и замерять содержание в атмосфере воды, углекислого газа и других веществ. Главная отличительная особенность телескопа James Webb – дальность действия. он способен сканировать пространство на отметке 300 млн лет после Большого взрыва, когда началось зарождение видимого света.

Бестопливный двигатель EmDrive

Ученым из КНДР удалось создать уникальный экземпляр двигателя, который работает, нарушая законы сохранения импульса. Внешне он выглядит как положенное на бок ведро, работает за счет преобразования микроволн в тягу, а питается от солнечной энергии. Принцип его работы противоречит всем известным законам физики, поэтому некоторые специалисты склонны считать, что экспериментальный образец построен с ошибкой и реальные образцы не будут работать. Но если все рассчитано верно, то использование новой технологии EmDrive позволит запускать аппараты для освоения глубокого космоса без жидкого топлива и разгонять их до невероятных скоростей. К примеру, они смогут достигать границ Солнечной системы в течение 1 года, а не нескольких десятилетий.

Солнечный зонд Parker Solar Probe

Космический аппарат, не превышающий размеров легкового автомобиля, разработан специалистами NASA для исследования атмосферы Солнца. После 7-летней раскрутки вокруг Венеры Parker Solar Probe направится прямо к Солнцу, чтобы приблизиться к его поверхности на расстояние около 6 000 000 км. До этого к главной Звезде удавалось приблизиться только на 43 000 000 км с помощью аппарата Гелиос 2.

Начало миссии запланировано на 2018 г., а ее продолжительность рассчитана на 3 года, в течение которых зонд он пройдет вблизи Солнца 24 раза и сможет приблизиться к нему на расстояние в 10 раз ближе, чем орбита Меркурия. Для защиты от экстремальных температур (до 2500 °С) он оборудован специальным щитом из композитного углерода толщиной 12 см.

«Венероход»

Специалисты лаборатории NASA работают над новыми технологиями для изучения Венеры. Основная проблема заключается в том, что ее окружающая среда довольно агрессивна: атмосфера нагревается до 462°С и в 90 раз превышает плотность земной атмосферы, поэтому здесь формируется давление, которое не в состоянии выдержать даже самый прочный корпус атомной лодки. В связи с этим требуется создать космический аппарат с минимальным количеством электроники, иначе она очень быстро выйдет из строя.

Новый проект под названием AREE (Automaton Rover for Extreme Environments) представляет собой планетоход, который будет оснащен ветряным двигателем и солнечными панелями для работы. Вся информация будет собираться с помощью механических компьютеров и транслироваться на орбитальную станцию с использованием азбуки Морзе.

Станция Deep Space Gateway

Ученые NASA работают над разработкой окололунной орбитальной лаборатории, запуск которой планируется на начало 2020-х г. г. Новая Deep Space Gateway призвана заменить МКС, после того, как к 2024 г. закончится срок службы последней. Среди главных задач проекта отмечается испытание новых технологий освоения дальнего космоса и подготовки к дальним межпланетным перелетам, в частности, к путешествию на Марс.

Расположение станции на окололунной орбите позволит получить уникальную среду для изучения космоса и его влияния на человека. Deep Spce Gateaway планируется оснастить радиообсерваторией, подходящей для анализа излучения эпохи «Темных веков» (соответствует времени 380 000 – 550 000 лет после Большого взрыва).

Технология SpiderFab

Компания Tethers Unlimited работает над созданием новейшей технологии объемной печати SpiderFab, которая позволит печатать и собирать космические корабли прямо в космосе.

Проектом предусмотрена разработка паукообразных роботов в условиях невесомости будут создавать на 3D принтерах из полимерных и других материалов отдельные детали и впоследствии собирать из них космические аппараты. В результате их не придется запускать с Земли, что значительно сократить стоимость кораблей и появится возможность собирать конструкции гораздо больших размеров, чем это позволяют современные технологии.

Лазерная связь

Для успешного освоения космоса важное значение имеет связь, но большинство современных передатчиков потребляет для передачи данных слишком большое количество энергии, что особенно критично во время длительных космических путешествий. Помочь в этом вопросе может использование новых технологий передачи данных посредством лазера, благодаря которой скорость передачи по сравнению с радио передатчиками увеличится в 10-100 раз.

В качестве эксперимента агентство NASA запустило в сентябре 2017 г. лазерную систему передачи данных LLCD на спутнике LADEE, который занимается исследованием лунной атмосферы. Система показала рекордные показатели: лазерный луч передавал данные на Землю со скоростью 622 Мб/с, а обратно – со скоростью 20 Мб/с.