zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Запустим зонд на астероид?
zelenyikot
Думаю уже многие слышали о планах NASA захватить астероид, перетащить ближе к окололунной орбите, и исследовать в ходе пилотируемого полета. Еще есть у них планы попробовать сдвинуть астероид с его орбиты при помощи удара металлической болванкой. Изучение астероидов с пролетных траекторий различными аппаратами NASA и ESA, даже CNSA (Китаем) уже неоднократно осуществлялись. Японцы умудрились не просто долететь до астероида, но и захватить его грунт и вернуть на Землю. Про частников, которые собираются копать на астероидах драгметаллы тоже наверняка все слышали.

В этом направлении освоения космоса ни СССР, ни России хвалиться нечем.
Только молодые ученые, инженеры и программисты НПО им. С.А. Лавочкина, Института космических исследований РАН, Института прикладной математики им. М. В. Келдыша уже два года занимаются разработкой автоматического космического аппарата для полета и изучения астероидов.




Рабочее название астероидного зонда: МКА-ЭРДУ "Анапа" - малый космический аппарат с электроракетной двигательной установкой. Масса его предполагается около 400 кг, и лететь он должен при помощи стационарного плазменного двигателя ОКБ "Факел". В принципе, схема аппарата позволяет его отправить хоть на Луну, хоть на астероиды, но Луна изучена намного лучше, а тема астероидов актуальна уже не первый год.

Главное преимущество аппарата, и его отличие от других советских и российских межпланетных станций, указано в его названии - электроракетная двигательная установка. Благодаря этому он может обойтись без применения разгонного блока для вывода на межпланетную траекторию. Двигательная установка, малая масса зонда и габариты позволяют выводить его попутно, при запуске какого-либо другого аппарата на высокоэллиптическую орбиту.



Для того чтобы покинуть земную орбиту и перейти на солнечную спутник затратит немало времени. Кроме этого, для разгона потребуется совершить как минимум один гравитационный маневр у Земли.

В рамках исследовательского проекта, ученые из ИКИ РАН, рассчитали траекторию "межпланетного бильярда" когда аппарат летит не прямиком на конечную цель своего маршрута - астероид Apophis,



а по пути сближается с еще одним астероидом 2011 UK 10.



Это одно из преимуществ, которое обеспечивается электроракетным двигателем. Таким же принципом развивается научная программа космического аппарата Dawn NASA: изучил Весту и теперь летит к карликовой планете Церера.

Первый встречный астероид может изучаться на пролетной траектории, как, например, сделала это Rosetta с астероидом Steins:



Или NEAR с Matilda:



Конечная цель экспедиции - Apophis, создаст очень сложную задачу. Его размер - около 400 м. Для его изучения, возможно, придется поступать, как делало JAXA во время высадки на 300-метровый астероид Итокава - аппарат просто летел рядом вплоть до прямого касания.



Отечественный опыт осуществления подобных операций относится только к полету автоматических межпланетных станций "Вега" в 1986 году. Но там сближение с кометой Галлея производилось на встречных курсах, и корректировки осуществлялись при поддержке 22-х астрономических учреждений СССР. Сейчас из научных кадров тех времен остались единицы, поэтому "экипажу" МКА-ЭРДУ придется учиться заново.

Теперь подробнее об оборудовании, которое предполагается использовать на "Анапе".

Основой космического аппарата должна стать платформа "Карат":



Платформу придется существенно доработать, поскольку на ней необходимо расположить оборудование, которое требует более мощной системы электроснабжения - прежде всего электроракетный двигатель.

Тип и модель двигательной установки выбиралась из четырех вариантов: германского ионника RIT-10, двух калининградских плазменных (холловских) СПД-70, СПД-100 производства ОКБ "Факел" и плазменного КМ-60 Центра им. Келдыша. Анализ по массово-энергетическим характеристикам и ресурсу двигателя привел к выводу, что наиболее целесообразным является применение СПД-100. Немаловажным фактором стал ресурс двигателя в 9 тыс. часов и его летная практика. (Полагаю, что RIT-10 проигрывал еще по цене).



При удалении от Земли, спутник сможет осуществлять связь при помощи узконаправленной рупорной антенны, которая должна обеспечить скорость передачи до 400 кб/с на расстоянии Луны. Основная научная программа пройдет намного дальше, поэтому, не исключено, что на дальних участках орбиты связь вообще будет прерываться или осуществляться по самому минимуму, необходимому для наблюдения за состоянием аппарата.

МКА-ЭРДУ способен принять на борт 16 кг научной аппаратуры. Выбор приборов осуществлялся при участии специалистов Института космических исследований РАН.

Зонд сможет осмотреть астероиды фотокамерой, определить состав поверхности при помощи инфракрасного спектрометра и определить наличие радиоактивных элементов гамма-спектрометром.

В целом МКА-ЭРДУ "Анапа" получается простым и, при этом, весьма перспективным аппаратом. Строится, по большей части, из проверенных в космосе компонентов по модульной схеме. Конечно, запуск и успешная реализация его научной программы не обещает обогатить мировую науку каким-либо фундаментальными знаниями. Если, только, не попадется какой-нибудь совсем уж уникальный астероид. Опыт, предполагаемый в этой миссии, будет повторением того, что уже сделали зарубежные космические агенства, но это не повод не предпринять свой запуск. Собственно потому он и необходим - пора наверстывать упущенное. Особенно важно, что за эту программу взялись молодые специалисты, которые, впоследствии, смогут отправить в межпланетные рейсы не один корабль.



Если говорить о научно-технической новизне предполагаемой миссии, то можно выделить несколько пунктов:

1) МКА-ЭРДУ может стать первым межпланетным аппаратом Российской Федерации, осуществляющим научную программу дальше орбиты Луны;
2) Первым для нашей страны (СССР и РФ), использующим электроракетную маршевую двигательную установку;
3) Первым для нашей страны малым космическим аппаратом массой менее 500 кг, отправленным в межпланетный полет за пределы орбиты Луны;
4) Первым для нашей страны, осуществляющим научную программу по исследованию астероидов с близкого расстояния.

Кроме того реализация данного проекта снизит риски всех последующих, и более фундаментальных исследований, с использованием ЭРДУ. Например Интергелиозонд:



Запуск МКА-ЭРДУ предполагается к 2021 году. Такая медлительность объясняется и тем, что, фактически, все работы ведутся в качестве хобби, т.е. в внерабочее время, почти на чистом энтузиазме. Сейчас инициативной группе выделили финансирование в размере 1 млн. рублей в год, но на эти деньги зонд не то, что не полетит, а его просто не собрать.

Поэтому теперь самое главное, ради чего я собственно и заговорил об этой хорошей идее: если мы не постараемся - он вообще никуда не полетит.

Чтобы поддержать проект и научную группу, которая над ним работает предлагаю оставить подпись под петицией к главе Роскосмоса. Там можно без регистрации входить через Facebook. В мобильной версии, чтобы просмотреть текст письма, надо нажать "+" рядом с пунктом "Обзор".

В прошлый раз хватило 1000 человек, чтобы пробудить душу в, казалось бы, закостеневшей космическо-бюрократической машине. Надеюсь и сейчас получится. Мы не требуем денег, мы просим рассмотреть возможность финансирования. Пусть профессионалы решают полетит или не полетит, мы лишь обратим внимание на проект, и выразим свой интерес.
Никакого юридического веса наши подписи не будут иметь, но тут задача прежняя - показать, что в России есть энтузиасты космоса, которые хотят чтобы наши корабли бороздили не только околоземное пространство, но и всю Солнечную систему. Поэтому чем больше будет подписей, тем лучше.

Распространение приветствуется.


Подпишитесь, если интересно следить за дальнейшим развитием проекта.

promo zelenyikot december 8, 07:51 25
Buy for 800 tokens
Я не только пишу о космосе, но могу и рассказать о любимых темах для широкой или узкой аудитории. За последние два года я уже провел несколько десятков лекций во многих городах России. Часто приглашают на фестивали науки, профориентационные мероприятия для студентов, на конференции и выставки.…

  • 1
Спасибо! Очень интересно. Петицию подписал.

Очень, очень круто. Побольше бы деталей узнать об этих людях: кто, где, какие новости, есть ли страничка в фэйсбуке и т.п.

Да, я слишком циничен - но всё это похоже на распиаренный курсовой проект. Такие вещи студенты рисуют пачками и не просят миллионы :)
Второе "не верю" - ребята молодцы, но над ними начальники и начальники начальников - у которых свои дети, внуки, любовницы и любовники - нужно всех кормить. Поэтому миллион до талантливых товарищей просто не дойдет - сконденсируется на вертикали раньше.
Да и предыдущие "успехи" НПО на ниве межпланеток как-то не радуют. Особенно любовь к безнаказанному срыву сроков.

Конечно, петицию я подписал :)
Где-то два года назад, шутки ради, рисовал зонд к Юпитеру примерно такой же схемы, правда СПДшек у меня было четыре и они отключались по мере удаления от Солнца. А в системе Юпитера большие СБ запитывали научную ПН.

Пока не так уж распиаренный, но я работаю над этим :)
Мне он нравится, я хочу чтобы полетел.

А проваленные сроки да, бесят.

Прежде всего прошу требую не тратить на меня лучи ненависти -- я не враг, мне не всё равно, и у меня есть что сказать по этой узкоспецифической теме (был, состоял, привлекался). :)

1. Мотивация
Не так давно читал унылое мычание какого-то космического авторитета с богатой советской биографией. Что-то он говорил про будущее, но между строк его слов было написано большими красными буквами: мы ничего не хотим, и у нас давно нет искры в глазах, просто это наша кормушка-привычка-репутация-отнеситесь-с-пониманием. Не буду кидать в ветерана камнем и не буду рыться в поисках его имени -- все стареют, и всё проходит, просто нужно перевернуть страницу. Но на новой нужно написать что-то новое.

2. Астероиды
Все попытки копирования занудных насовских "миссий" -- абсолютно бессмысленная трата времени. Сам факт появления Planetary Resources -- это больше акция протеста, чем коммерция. Посмотрите на их компанию по сбору валюты: плавно перешли с копания астероидов к дешёвому спутнику для наблюдения за поверхностью планеты Гугл, и не добрав начали врать про поиск экзопланет, что по сути обмануло ожидания тех, кто им дал денег на поиск астероидов -- одновременно эти поиски вестись не могут. Более того, если их "инвесторы-миллиардеры" не профинансировали миллион-два для создания прототипа, значит никаких инвесторов нет, одни портреты и неясные цели.

В НАСА давно потеряли вкус к жизни, и на их планы можно только рыдать: в целом они сводятся к отправке "большой миссии" куда-нибудь для поддержания штата и карьер людей, которые и принимают решения об отправке. Когда НАСА отправили вояджеры, то было другое время и другие люди, не боявшиеся рисковать. Отправкой убогих "новых горизонтов" (Плутон) и "дауна" (Веста-Церера) НАСА подписало заключение о смерти собственного мозга.

Вкус жизни сегодня начинается там, где потоптались Японцы. Вот у вас изображена некая базовая платформа с электротягой, и что вы хотите с ней делать? Пульнуть куда-то "изучать": делать фотки и постить их в инет, потом кто-нибудь напишет что-нибудь в Icarus и получит +100 в резюме. Вот и весь выхлоп. Для НАСА это нужно озаглавить "failure of imagination", для их подражателей это просто facepalm. Пусть ваш mothership приблизится к астероиду без сложной математики выхода на орбиту, пульнёт нежно маленький зонд размером с алюминиевую банку, который при контакте откусит кусочек астероида, и подпрыгнет обратно, после чего mothership его подберёт, наведясь на маяк оптически. Это совсем нетрудно, дельта-в околонулевая и банке хватит одного пшика для подскока. После этого ваша платформа улетает назад и висит на низкой орбите, а потом будет видно что с ней делать. Если в ней есть грунт, она стоит больших денег -- его можно продать и сделать ещё интереснее новый проект. Если грунта нет, то и подбирать нечего, сэкономили на возврате. Это набросок, но это как минимум интересно и дерзко, а не вебкамера в космосе к очередному астероиду. Более того, для интересного не нужны астероиды -- есть Луна, на которой можно сделать то же самое, в основном уже испытанными простыми методами, но на новом уровне. Я в прошлом проработал такой проект и получилось крайне интересно, но возможно реализовать только с государством, что значит отдать ему даром и потерять собственный проект. Был Lunar Prospector, который был сделан выходцем из НАСА вопреки канонам НАСА, почти в знак протеста, со смешным бюджетом, и отработал на отлично. Сегодня можно сделать гораздо лучше.

3. Железо (кратко)
Сегодня возникла возможность, и о ней знают и в НАСА, и в ЕСА, использовать недоступный ранее резерв развития КА -- миниатюризацию и 3D фабрикацию. Сегодня в аппарат массой 1кг и объёмом 1л можно упаковать поразительные по возможностям машины, если эти машины строить по микротехнологиям (микромеханика, микроэлектроника, лазерная связь, полная автономия). Если спутники Иридиума строили быстро и недорого, то такие можно делать ещё дешевле и запускать за гроши при принятии жёсткого предела массы. Но даже "наносаты" сегодня делают пещерными методами -- листовой металл, прямые углы, ручная работа, летающий линукс и т.п. И при этом до сих пор нет толкового мотора для этого формата спутника -- ни химического, ни электрического.

Не кидайте табуреткой.

1. Я надеюсь пробудить искру в глазах тех, кто хочет осваивать космос, а не вздыхать по былым временам.
2. Копирование не бессмысленная, если мы хотим научиться делать так же.
Идея с банкой очевидная, но это будет совсем другой аппарат, тем более японцы такое уже раз проделали и собираются повторить.
3. Однолитровые кубсаты собирают из индустриальных компонентов, за пределами околоземной орбиты их долговечность оставляет желать лучшего.

Идея в целом очень хорошая. Я считаю, что именно с помощью таких микрозондов и следует заниматься исследованиями космоса. Небольшой финансовый риск, возможность одновременно готовить множество миссий, возможность проявить себя молодым изобретателям. Кроме того, такой проект может быть вполне по силам частным разработчикам.
Петицию я тоже подписал, хотя, боюсь, помощь нашего государства скорее убьет любой проект, чем поможет его реализовать. Но, думаю, все-таки правильнее было бы реализовать этот проект в рамках частной инициативы - на какие-нибудь пожертвования или венчурные инвестиции.

Спасибо. Надеюсь поможет.

Подписал, перепостил и рекомендовал, и других призываю.

Надо поддержать будущих Королёвых, пусть руку набивают ))

Спасибо за поддержку. Признаться я ожидал большего ажиотажа, но теперь каждый пример поддержки особенно ценен.

Конечно, запуск и успешная реализация его научной программы не обещает обогатить мировую науку каким-либо фундаментальными знаниями.

В таких делах надо делать рекламный материал, показывающий, как разработка замечательно ложится в генеральную линию Партии и Правительства.

Подписал.

Интересно, много ли чего вообще в мире летало на плазменных двигателях дальше, чем, скажем, Луна? Есть опыт их использования не на околоземных орбитах в течение тех самых обещанных тысяч часов?

Re: Подписал.

Dawn летит сейчас, Deep Space недавно отключился после девяти лет в космосе. Японская Хаябуса привезла частички астероида на Землю. А в качестве двигателей ориентации на околоземных аппаратах плазменные и ионные движки давно работают.

Edited at 2013-10-28 05:18 pm (UTC)

"молодые ученые, инженеры и программисты НПО им. С.А. Лавочкина, Института космических исследований РАН, Института прикладной математики им. М. В. Келдыша"

Подскажите, какова же роль ИПМ РАН в данном проекте была? Что они для него сделали?

Они присоединились к проекту только в этом году. Проводили расчеты ориентации аппарата в полете, с использованием двигателей-маховиков.

>P.S. Если у кого-то возникнет желание каким-либо образом поучаствовать в проекте, независимо от того дадут на него денег или нет, свяжитесь с пользователем sir_foxtrot это один из разработчиков.

Мне стало интересно, в качестве кого Вы приглашаете присоединиться аудиторию Хабра? Программировать аппарат? ))

Во-первых там и программирование пригодится; во-вторых, напрасно вы думаете, что аудитория Хабра ограничивается одними программистами ;)

Edited at 2013-10-28 08:56 pm (UTC)

Молодое начало

Не в критику, а для информации.
К сожалению сейчас не существует другого способа запустить этот проект, как организацию контракта между Роскосмосом и, допустим, молодёжным КБ. И то это будет возможно только после включения этого проекта в ФКП.
Получив контракт ребята сразу получат в нагрузку весь скоп регламинтирующих документов, и пойдут по стандартной программе разработки принятой в РФ. Что сразу же убьёт весь их энтузиазм. Надо сразу в петицию добавить убрать некоторую неадекватность из регламентов.

Удачи ребятам!

>Еще есть у них планы попробовать сдвинуть астероид с его орбиты при помощи удара металлической болванкой.

Попробовать? А что, ожидается нарушение закона сохранения импульса?

Нарушений законов не предвидится, а вот степень возможного воздействия оценить хочется.

Автостопом по Галактике!

Можно же посадить на пролётный астероид станцию, которая отправится верхом на астероиде покорять просторы Вселенной!

Re: Автостопом по Галактике!

Проблема в том, что для посадки на астероид или комету аппарат придется разогнать до скорости астероида или кометы. А раз скорость уже набрана, то и садиться не обязательно и даже вредно, т.к. небесное тело будет солнце закрывать от солнечных батарей и мешать передаче сигналов на Землю. Поэтому посадка целесообразна только для изучения непосредственно поверхности.

будет хорошо, если хон хотя бы взлететь сможет...

Перепостил. Подписал.
Об остальном - на работе.

Подписала, распространяю, поддерживаю! Очень хочется, чтобы полетел. Ну и что, что не ново? Для нас безусловно важно будет. А вдруг действительно необычный астероид попадется? )
Вот в такие минуты жалеешь, что не бизнесмен... Они (заинтересованные) куда полезнее для космонавтики, чем физики-ядерщики недоученные.

И спасибо Вам большое за очень интересный журнал, буду читать!

Подписал. Рад, что в нашей стране есть такие проекты.

  • 1
?

Log in