Новые технологии освоения космоса

"В Самарском национальном исследовательском университете имени академика С.П. Королёва приступили к разработке элементов информационно-интегрированной системы для контроля усилия и положения захватов робота на основе волоконно-оптических датчиков … Первый робот, чьи "руки" будут покрыты "искусственной кожей", созданной учеными Самарского университета, полетит к Международной космической станции в 2020 году", — сообщили в вузе.

Ученые создают элементы контроля и управления роботизированными автономными платформами на основе волоконно-оптических датчиков (ВОД). В отличие от полупроводниковых датчиков, они практически не подвержены влиянию радиации и могут применяться для создания "космических" роботов. Самарские ученые уже создали образец руки-манипулятора робота-космонавта. Сейчас они приступили к работе над созданием "искусственной кожи" с распределенными по поверхности сенсорами.

"Внешне рука-манипулятор выглядит, как рука человека – также имеет пальцы, суставы, выполненные из искусственных материалов. Благодаря искусственной коже, начиненной ВОД-сенсорами, этими руками робот сможет самостоятельно определять форму предмета, температуру, усилия захвата и многое другое. При этом управлять движениями рук робота в космосе будет человек, находящийся в космическом корабле", — отмечается в сообщении вуза.

Согласно задумке ученых, пальцы робота будут повторять все движения оператора. Сенсоры давления встроены в захваты-манипуляторы, и специальная система будет передавать всю необходимую информацию оператору. Таким образом, оператор в специальных перчатках будет чувствовать тоже самое, что и робот-космонавт за бортом станции.

Разработка ученых Самарского университета финансируется из федерального бюджета в интересах НПО "Андроидная техника", которое совместно с ЦНИИ Машиностроения создает первого российского торсового антропоморфного робота. Робот подобного типа похож на человека лишь верхней частью (корпус, голова и два захвата-манипулятора – Прим. Ред.), а нижняя часть представляет собой платформу.

В перспективе, робот с "чуткими руками" сможет самостоятельно выполнять обслуживание оборудования и узлов на внешних поверхностях космических станций: визуальную инспекцию, технологические и ремонтные операции и обслуживание научных приборов.

Как отмечают в вузе, использование роботов в открытом космосе значительно снизит не только риски для жизни и здоровья экипажа, но и затраты на космические экспедиции. Кроме того, роботы, снабженные "искусственной кожей", найдут широкое применение и на Земли, при работах, опасных для человека, например, под водой или при разборке завалов, передает РИА Новости.

"Венера-Д" ("Венера Долгоживущая") будет состоять из орбитального аппарата и посадочной станции, которая будет передавать информацию круглосуточно. Срок существования орбитальной станции составит три года, посадочной аппарат пробудет на поверхности Венеры два часа", - сказала она.

Ранее проект предполагал создание комплекса, включающего орбитальный и спускаемый на поверхность Венеры аппараты с длительным сроком активного существования. Так, предполагалось, что посадочная станция должна проработать на поверхности не меньше суток.

По словам Засовой, запуск миссии возможен в 2026-2027 годах с помощью ракеты-носителя "Ангара-А5" и одного из разгонных блоков - "Бриз" или КВТК. Начальная масса аппарата на пути к Венере составит 6,5 тонн.

"Она (Венера) схожа по размерам с Землей. Главная цель миссии - выяснить, почему развитие двух планет-"близнецов", Земли и Венеры, пошло разными путями", - пояснила Засова.

Как рассказал ТАСС директор Института космических исследований Лев Зеленый, в настоящее время оформляется окончательный доклад рабочей группы РФ и США по этому проекту, который будет направлен в Роскосмос и NASA. По мнению специалистов, желательной датой запуска должно быть 17 декабря 2026 года.

Изначально планировалось, что этот проект будет совместным с США: в конце 2013 года была создана совместная рабочая группа, однако на некоторое время ее деятельность была приостановлена. Осенью 2015 года она возобновила свою работу. В настоящее время этот проект не включен в Федеральную космическую программу на 2016-2025 годы, хотя входил в ее более раннюю версию, подготовленную еще до секвестра программы.

Проект Венера-Д должен обеспечить новый качественный уровень научных исследований планеты, когда наблюдаемые природные явления, происходящие на планете, можно одновременно изучать как с орбиты, так и находясь на поверхности Венеры.

Разрабатываемый космический комплекс, должен обеспечить исследования структуры, энергетического баланса и динамики нижней атмосферы, строение мезосферы, термические приливы, химсостав атмосферы, включая изотопы летучих, обилие инертных газов и изотопный состав, строение и химию облаков, природу УФ-поглотителя, химический и минералогический состав, включая радиоактивные изотопы, геологию поверхности, сейсмику и вулканизм, молнии, проблему воды и процессы диссипации атмосферных составляющих и др.

Проект Венера-Д продолжит исследования Венеры с использованием орбитального аппарата, субспутника и посадочного аппарата, оснащённых научной аппаратурой широкого спектра. Прорабатывается включение в проект долгоживущей станции на поверхности. Такой по сложности космический проект будет осуществлен впервые. Российский и мировой опыт в области технологии космического машиностроения, в создании миниатюрных измерительных приборов и повышении качества космической радиосвязи позволит реализовать данный проект.

Диаметр первой ступени ракеты составляет 12 м, высота – 77,5 м. Она будет оборудована 42 двигателями «Раптор» (21 во внешнем кольце, 14 во внутреннем, 7 в центральном блоке) и способна генерировать тягу в 128 МН (более 13000 тс). С учетом затрат топлива на возвращение на стартовую площадку ускоритель будет в состоянии вывести 300 т на орбиту Земли. Маск описал первую ступень ракеты как «масштабированную версию» Falcon 9, сделанную с применением новых композитных элементов – в том числе топливных баков. Один из таких баков недавно был построен и, по словам Маска, испытан.

Межпланетный космический корабль (диаметр до 17, высота 49,5 м) будет предназначен для перевозки до 100 человек, хотя первоначально планируется меньшее число пассажиров. Точная вместимость зависит от заправки и от того, сколько личных вещей колонисты возьмут с собой. Максимальная доставляемая на Марс полезная масса при полной заправке топливом составляет 450 т. Сухая масса аппарата – 150 т. Масса топлива – 1950 т. О внутреннем устройстве корабля и системе обеспечения жизнедеятельности информации нет. Известно, что для удобства пассажиров он будет оборудован баром и кинотеатром.

На корабле будут установлены шесть вакуумных и три атмосферных двигателя «Раптор». Их тяга в вакууме – 31 МН. Время перелета до Марса в зависимости от года будет составлять от 80 до 150 суток. Посадку на Марс обеспечит аэродинамическое торможение собственным корпусом и реактивное торможение при помощи двигателей «Раптор». Эти же двигатели позволят взлетать как с Марса, так и с любой другой относительно небольшой планеты или спутника Солнечной системы. Универсальность корабля, как отметил Маск, позволит использовать его и для суборбитальных полетов на Земле. При этом время перелета до любой точки земного шара составит не более 45 минут.

SpaceX считает, что с консервативным подходом к организации марсианской экспедиции стоимость полета одного астронавта составит не менее $10 млрд. Их цель – уменьшить цену до $200 тысяч (обратный билет для желающих вернуться станет бесплатным). Для достижения этой цели потребуется как активно использовать местные ресурсы (т. е. добывать топливо на Марсе), так и обеспечить высокую степень многоразовости техники. Первую ступень планируется использовать до 1000 раз, заправочный танкер – до 100, корабль – до 12. Стоимость их постройки составит соответственно $230, $130 и $200 млн. Планируемая себестоимость доставки 1 т на поверхность Марса – не более $140 тысяч.

Маск заявил, что первый корабль, возможно, будет готов к испытаниям уже через четыре года. На создание ракеты потребуется на несколько лет больше. Он не стал говорить о четком графике работ. «Мы просто будем пытаться и делать столько, сколько будет возможно с учетом очень ограниченного бюджета», – заявил он. Маск также отметил, что сделанные ранее в этом году предположения о том, что первый запуск к пилотируемой экспедиции к Марсу может состояться в 2024 году, можно считать оптимистичными.

На днях компания начала испытания уменьшенного прототипа двигателя «Раптор». В ближайшее время разработка метанового двигателя продолжится. В 2018 или 2020 году состоится запуск корабля Red Dragon на Марс. Целью этой миссии станет отработка процедуры посадки на планету.

Сейчас SpaceX тратит на марсианские планы несколько десятков миллионов долларов в год, что составляет менее 5% ресурсов компании. Финансирование должно кардинально увеличиться после завершения разработки и начала эксплуатации низкоорбитальной транспортной системы, состоящей из ракеты Falcon 9 и корабля Crew Dragon. Выполнив свои обязательства перед НАСА, SpaceX направит основные усилия на создание межпланетной транспортной системы. В это время инвестиции в нее составят около $300 млн в год, а ожидаемая общая стоимость проекта до появления первой операционной прибыли составляет $10 млрд.

Маск отметил, что SpaceX не намерена самостоятельно заниматься постройкой марсианской колонии. Компания планирует только создать транспортную инфраструктуру и в дальнейшем использовать ее для зарабатывания средств. Заняться постройкой поселения могут частные инвесторы, но Маск считает, что эту роль может взять на себя и государство. «В конечном итоге это станет большим частно-государственным партнерством», – заявил он.

Возможные источники финансирования включают собственные доходы SpaceX от коммерческой деятельности, частные инвестиции, личные сбережения Илона Маска и, при наличии соглашения, средства государственного контракта.

По словам Маска, человек должен быть в состоянии продать свой дом и отправиться жить и работать на Марс. Достижение стоимости перелета в несколько сотен тысяч долларов – тот критерий, который позволит заселить Марс и сделает создание поселения на соседней планете оправданным с экономической точки зрения. Достижение такой стоимости полета можно считать основной задачей SpaceX на горизонте планирования.

"Хотел бы особо подчеркнуть, что во время строительства объектов второй очереди космодрома необходимо избежать тех проблем, с которыми мы столкнулись при строительстве объектов первой очереди, - сказал он на совещании о ходе подготовки к созданию объектов второй очереди Восточного. - Все все знают о чем я говорю, повторяться не будем". Медведев подчеркнул, что работы должны идти в полном объеме, в установленные сроки и по утвержденному графику. При этом он добавил, что если необходимо, должен быть организован контроль финансирования.

Глава правительства рассказал, что в ходе строительства второй очереди космодрома предусмотрено создание стартового комплекса тяжелого класса, который позволит проводить запуски аппаратов различного назначения. Кроме того, будут построены объекты подготовки к запуску пилотируемого корабля нового поколения.

"Одновременно должна возводиться и наземная инфраструктура не только космическая, - сказал премьер, напомнив, что в планах строительство жилья для работников космодрома. - Здесь должны появиться социальные объекты, детские сады, школы". Медведев подчеркнул, что на космодроме работают высококвалифицированные специалисты, которые хотели бы жить и работать в космическом городе Циолковский.

Россия дорожит статусом космической державы и должна сделать все для его сохранения, заявил Медведев.

Это (строительство Восточного) действительно, большая сложная работа, не просто стройка сложнейшего инженерного высокотехнологичного объекта. По понятным причинам, это гарантия того, что Россия на ближайшие годы сохранит статус ведущей космической державы, - сказал премьер. - Мы этим статусом дорожим, и хотели бы сделать все, чтобы этот статус за нашей страной сохранялся".

Медведев напомнил, что в данный момент завершается передача в эксплуатацию объектов пускового минимума на космодроме Восточный, благодаря которому в апреле этого года был осуществлен первый запуск ракеты-носителя "Союз-2.1а" с тремя спутниками в качестве полезной нагрузки. Премьер-министр напомнил, что на следующий год запланировал запуск еще двух аналогичных кораблей.

Согласно сообщению, после создания компания сосредоточится на продвижении совершенно новой серии коммерческих ракет, за счет стандартизации соединения спутников с ракетами, заблаговременного и серийного производства ракет и других технических средств удастся значительно сократить себестоимость запусков и сроки исполнения контрактов. По сравнению с прошлыми показателями стоимость услуг по запуску в среднем сократится на свыше 30 проц, минимальный срок реализации контрактов уменьшится примерно на 80 проц.

"Китайские специалисты в космической отрасли задействовали свой интеллект, пролили пот, взяли на себя ответственность и проявили упорство, создали в истории коммерческой космонавтики известный международный бренд ракет-носителей "Чанчжэн", прорвали абсолютную монополию сильных космических стран в сфере коммерческих запусков", -- сказал на состоявшемся в пекинской Космической академии имени Цянь Сюэсэня стратегическом брифинге директор Китайского НИИ ракетной техники Ли Хун.

Начальник проекта ракеты-носителя "Чанчжэн-11" Ян Ицян отметил, что независимо от уровня коммерциализации китайские специалисты в сфере космонавтики неизменно уделяли самое пристальное внимание такому качеству, как "безопасность"; важной задачей коммерческой космонавтики является поиск баланса между надежностью, функциональностью и себестоимостью, но "надежность" неизменно стоит на первом месте. Ракета-носитель "Чанчжэн-11" в будущем также станет главной силой китайских коммерческих запусков.

Ли Хун сообщил, что новый отправной пункт для ракет "Чанчжэн" ознаменовал официальное наступление коммерческой эпохи для китайской ракетной техники, коммерческая космонавтика обязательно повлечет ряд изменений в общественном производстве и образе жизни.

МСУ представляют собой сложнейшие оптико-механические электронные комплексы для новейших отечественных спутников ДЗЗ серий «Метеор», «Океан», «Обзор-О», «Электро», «Арктика» и «Арктика-МП». С их помощью эти космические аппараты смогут получать изображения поверхности планеты сразу в нескольких спектрах, решая разнообразные задачи климатического и экологического мониторинга – от гидрометеорологических наблюдений до контроля за распространением пожаров, состоянием почвы и водоемов.

Наращивание производства МСУ проводится на фоне технического перевооружения производства РКС, предусмотренного «Федеральной космической программой России на 2016-2025 годы». Общая стоимость инвестпроекта по реконструкции производства МСУ составит около одного миллиарда рублей, из которых более 10% придется на собственные средства «Российских космических систем».

Генеральный директор РКС Андрей ТЮЛИН: «В 2014-2015 годах нам удалось оптимизировать производственные и организационные процессы и выйти по результатам 2015 года в прибыль – ее мы планируем инвестировать в работу наших конструкторов и модернизацию производства. Это долгосрочная стратегия, которая в перспективе позволит России увеличить долю на мировом рынке полезной нагрузки для космических аппаратов».

По оценкам экспертов, объем рынка полезной нагрузки для космических аппаратов в ближайшие 20 лет превысит 250 млрд долларов. РКС может предложить потенциальным партнерам уникальные продукты, которые производят единицы компаний в мире. При этом стоимость российских изделий в десятки раз ниже, чем зарубежных аналогов.

Внедрение новых технологий производства сделает российские сканирующие устройства более конкурентоспособными: себестоимость одного прибора будет снижена на 7%, а количество одновременно создаваемых устройств будет увеличено более чем втрое. Цикл производства одного МСУ при этом будет сокращен с полутора лет до одного года.

Главный конструктор МСУ Юрий ГЕКТИН: «Высокие требования к технологии сборки оптических узлов МСУ и к его функциональным характеристикам предполагают соблюдение жестких стандартов по чистоте и температурно-влажностному режиму в производственных помещениях. Необходимые радиометрические точности получаемой прибором информации достигаются с помощью специализированного стендового оборудования, аттестованного организациями Госстандарта, и производства МСУ в помещениях не ниже класса 8 ISO по чистоте».

Для производства МСУ организуется специализированный участок, оборудованный электронными микроскопами, координатно-измерительной машиной, климатическими камерами и прессом для установки подшипников, а также специальными системами хранения.

Директор завода ракетно-космического приборостроения «Российских космических систем» Виталий ТОЛМАЧЕВ: «При реконструкции производства МСУ количество станков уменьшится, но существенно возрастут их качественные характеристики – новое оборудование сократит сроки изготовления деталей. Мы также ожидаем сокращения времени на технологическую подготовку на 10–12%».

Специалисты РКС разработали и производят девять модификаций МСУ. Сегодня на орбите успешно эксплуатируются многозональное сканирующее устройство малого разрешения (МСУ-МР) для космического аппарата «Метеор-М» №1, «Метеор-М» №2 и многозональное сканирующее устройство для космического аппарата геостационарной орбиты (МСУ-ГС) «Электро-Л». В рамках «Федеральной космической программы России на 2016-2025 годы» планируется выпустить 32 МСУ различных модификаций.

Целью "комплексных исследований и научно-технического обоснования использования перспективных технологий в системе ГЛОНАСС" является расширение областей применения навигационной системы, в частности, ее использование в условиях городской застройки и закрытых помещений, гор и каньонов, под землей, под водой и в космосе.

"Создание непосредственной радионавигации подводных и подземных объектов на основе непосредственно сигналов ГЛОНАСС представляет для существующих диапазонов сигнала неразрешимую техническую задачу", - отмечается в пояснении к тендерной документации.

Поэтому для навигации под землей предлагается совмещать данные глобальных навигационных систем с инерциальными датчиками и специальными радиомаяками.

Навигацию под водой предполагается обеспечивать применением ГЛОНАСС совместно с наземными радионавигационными средствами, гидроакустическими и лазерными средствами передачи данных. В частности, планируется задействовать спутники, чей сигнал в определенных диапазонах может проходить на глубину до 200 метров, указывается в документе.

В космосе сигналы ГЛОНАСС в перспективе могут использовать телекоммуникационные, метеорологические и научные спутники, а также пилотируемые корабли, полагают в Роскосмосе.https://sxn.io/cat/images/none.gif

"Если на первом этапе осуществления лунных и межпланетных программ представляется достаточным использование существующего российского наземного радиотехнического комплекса, обеспечивающего связь и навигацию для одиночных полетов автоматических аппаратов к Луне и в дальний космос, то на этапе широкомасштабного освоения Луны, Марса и изучения других тел Солнечной системы потребуется существенное расширение спектра решаемых задач и инструментальной базы в целях надежной и качественной информационно-навигационной поддержки пилотируемых миссий", - говорится в документе.