Космические технологии XXI века: от мечты к реальности

Чем совершеннее становятся технологии, тем больше возможностей открывается перед учёными, тем больше мы узнаём о нашей Вселенной. С каждым годом космос открывает перед нами всё больше своих тайн.

В этом обзоре собраны лишь некоторые из космических технологий, которые могут в ближайшее время претвориться в жизнь. Подробнее обо всех невероятных и интересных ноу-хау будущего можно почитать в журналах из богатейших фондов зала патентно-технической литературы в Юговке.

Технологии 3D-печати

Знаменитый фантаст Роберт Шекли ещё в 1955 г. в своём рассказе «Необходимая вещь» описал, как космонавты взяли с собой в полёт некий «Конфигуратор» вместо длинного списка вещей, которые могут пригодиться в межзвездной экспедиции. На нём они могли напечатать всё, что может понадобиться в космосе: от необходимых запчастей до салата из креветок. Прошло немногим более полувека, и реальность если ещё и не превзошла воображение писателя, то вплотную к нему приблизилась... Сейчас, чтобы получить нужные инструменты и пополнить запасы, космонавтам на Международной космической станции (МКС) приходится ждать «посылку» с Земли иногда по нескольку недель. С развитием аддитивных технологий разработчики предположили, что можно применить 3D-печать и на орбите, однако космические условия накладывают свои ограничения на процесс. В 2013 году в рамках исследовательских программ NASA были начаты работы по созданию 3D-принтера для печати запчастей и деталей непосредственно на МКС. Компания Made in Space разработала такое устройство, и в 2014 году на МКС был доставлен 3D-принтер ZeroGravity — первое устройство, работающее в условиях невесомости. С его помощью на борту МКС были напечатаны несколько десятков деталей. 3D-принтеры незаменимы и в создании крупногабаритных конструкций в космосе. Технология позволяет изготавливать в космосе очень большие, длиной в несколько километров, каркасы космических кораблей, Фермы антенн, базовые структуры солнечных электростанций, огромных телескопов и т. д.

Марсианский форпост

Открывающиеся перспективы будущих полётов на Марс грандиозны. В NASA верят, что, если агентству не помешают никакие мировые катаклизмы и падения астероидов, оно отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепцию будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать примерно в конце 2030-х годов. Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырёх человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут вырабатывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах). Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придётся самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полётов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придётся.

Магнитный космический поезд

Это вполне реальная и осуществимая идея, и в ближайшее время человечество будет отправлять грузы и экспедиции в космос именно таким способом. В основе идеи лежит туннель, внутри которого вакуум. Труба длиной в сто тридцать километров пролегает под углом в сторону орбиты. Внутри этого туннеля будет разгоняться космический корабль посредством магнитной подушки. Благодаря полному отсутствию сопротивления атмосферы, этот запускаемый объект способен разогнаться до колоссальных тридцати двух тысяч километров в час. Выход из туннеля будет размещён в двадцати километрах над уровнем моря, где воздух крайне разрежен, так что объект, запускаемый в космос, не сгорит и не замедлит движения.

Мини-корабли для межгалактических путешествий

Исследования по созданию миниатюрных кораблей идут полным ходом, и в них принимали участие многие всемирно известные учёные (например, Стивен Хокинг). Да, с помощью этих устройств нельзя транспортировать грузы или людей, зато можно исследовать космос. Их особенность будет заключаться в дешевизне запуска и транспортировки. Только представьте: эти корабли способны добраться от поверхности Земли до Марса за один час! А до Альфы Центавра – за двадцать лет. Выглядеть эти корабли будут как объекты размером с почтовую марку, оснащённые солнечными парусами. Они будут запускаться в саркофаге с поверхности Земли. С помощью лазерных лучей, которые будут направлены с поверхности Земли на полотно паруса, космические корабли смогут разогнаться до одной пятой скорости.

Солнечный зонд

Как и на Земле, на Солнце тоже есть свои ветры и шторма. По мнению аэрокосмического агентства NASA, на многие вопросы о Солнце, до сих пор не имеющие ответов, сможет ответить «Солнечный зонд». Космический аппарат должен будет приблизиться к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведёт к тому, что зонду придётся испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и учёных, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров. Однако NASA не может просто направить зонд сразу к Солнцу. Космическому аппарату придётся сделать как минимум семь орбитальных пролётов вокруг Венеры, на что у него уйдёт около семи лет. Каждый оборот будет ускорять зонд и подстраивать траекторию для правильного курса. После последнего облёта зонд направится к орбите Солнца, на расстояние 5,8 миллиона километров от его поверхности. Таким образом, он станет наиболее приближённым к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос-2», который находится на расстоянии примерно 43,5 миллиона километров от Солнца.

Рекомендательный список литературы:

Бабенко, Роман. Приоткрывая завесу будущего, или 3D-технологии в освоении космоса / Р. Бабенко. // Наука и техника. – 2019. – № 2. – С. 22-26 : рис.

Беспалова, Наталья. На Марсе становится тесно / Н. Беспалова. // Наука и техника. – 2020. – № 1. – С. 12-14 : фот.

Беспалова, Наталья. Зонд «Паркер» и тайна солнечной короны / Н. Беспалова. // Наука и техника. – 2019. – № 7. – С. 6-7 : фот.

Быкова, Наталья. Что поделим на Луне: международная программа освоения / Н. Быкова. // Эксперт. – 2020. – № 49. – С. 44-49.

Дегтярев, М. А. Лендер-хоппер – многопосадочный лунолёт для исследования поверхности Луны / М. А. Дегтярев, А. И. Бердник, Ю. А. Хархула, М. А. Драгунова. // Наука и техника. – 2020. – № 10. – С. 8-11 : ил. ; № 11. – С. 8-11 : ил. ; № 12. – С. 4-7 : рис. : табл.

Мамедьяров, Заур. Американская космическая мечта: новые американские космические технологии / З. Мамедьяров, А. Хазбиев. // Эксперт. – 2020. – № 24. – С. 36-39.

Мамедьяров, З. Марсианская настойчивость / З. Мамедьяров. // Эксперт. – 2020. – № 41. – С. 55-57.

Хазбиев, А. Space Americana: космические технологии / А. Хазбиев. // Эксперт. – 2020. – № 22. – С. 54-57.

«Нескучно о научном: Машина, дарующая свободу»

3 июня 2024

​Новый выпуск рубрики «Нескучно о научном». Сотовый мир

3 апреля 2024

«Нескучно о научном». Домашние роботы

19 декабря 2023