zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
NASA готовит рой микроспутников к Луне
zelenyikot


Похоже американское космическое агентство всерьез настроено развивать технологию CubeSat для исследований в дальнем космосе. В 2018 году планируется запустить сверхтяжелую ракету SLS, которая отправит к Луне не только космический корабль Orion, но и десяток спутников, каждый массой не более 15 кг.

SLS - эта ракета нового поколения, которая, впрочем, повторяет по возможностям сверхтяжелые ракеты прошлого - Saturn V и "Энергия". Точнее даже не дотягивает до них по возможностям, но почти в три раза превосходит все существующие тяжелые ракеты по мощности. SLS создают в рамках концепции "Лететь на Луну, астероиды и далее". Основное ее назначение - выведение пилотируемого космического корабля Orion на межпланетные орбиты. Хотя сейчас прорабатывают и научные беспилотные миссии, главная задача SLS - отправка людей.



В первый полет Orion должен полететь пустым, т.е. без экипажа. На борту будут только датчики и видеокамеры. Зато освободившуюся массу займут экспериментальными микроспутниками, которые должны протестировать новые технологии в межпланетном пространстве и провести дополнительные исследования Луны.



Ранее лунные спутники запускались массой в десятки килограмм и до нескольких тонн. Такие аппараты, как правило, загружали большим количеством научных приборов. Это позволяло проводить комплексные исследования, работать с результатами нескольким командам ученых из разных организаций или стран. Но были и свои сложности: приборы конкурировали за энергию, использование радиолинии, рабочее время. То есть для проведения глобального исследования каждым прибором спутнику требовалось много времени, что далеко не всегда получалось.

Теперь же готовят к испытаниям новую концепцию: один прибор - один спутник. Или: один эксперимент - один спутник. При том, что традиционное космические аппараты обходились в десятки или сотни миллионов долларов. Новые же микроспутники стоят $1-2 млн.

Есть и подвох: традиционные лунные аппараты создавали из радиационно-стойких компонентов. А технология CubeSat предполагает применение индустриальной электроники, которая создавалась для земной промышленности и к космосу не готовилась. Но, как показала многолетняя практика эксплуатации индустриальных CubeSat, они неплохо переносят условия космоса. Конечно на низких орбитах от солнечных вспышек защищает земная магнитосфера, но галактическая радиация, вакуум, перепад температур микроспутники держат вполне пристойно. Некоторые умудряются отработать по несколько лет. Впрочем для Луны ключевые узлы планируют брать у JPL - радстойкие.



Применение микро- или наноспутников CubeSat позволяет гораздо быстрее и дешевле испытывать в космосе новые технологии. Ведь собрать и запустить такой аппарат намного дешевле и быстрее чем традиционный спутник в несколько сот кг. В каждом новом полете можно использовать те компоненты, которые хорошо себя показали на предыдущем поколении, и ставить что-то новое. Таким путем "космическая эволюция" резко ускоряется, что обеспечивает прогресс с исследовании космического пространства.

Сейчас NASA решила, что CubeSat пора выводить на новый уровень - межпланетный. Пара микроспутников к Марсу в 2016 уже готовится, а теперь еще и десяток к Луне.



Пока подробнее рассказали только о первых двух аппаратах. На каждом из них будет отработанная на околоземной орбите "кубсатная" электроника, но кроме этого - передовые исследовательские приборы и дополнительные средства, необходимые в открытом космосе. В разработке активно участвуют университеты, т.е. помимо науки и техники эти CubeSat сделают еще и образование.

Спутник IceCube форм-фактора 6U (12x24x36 см) должен изучать геологию Луны и искать залежи водяного льда. Эту задачу будет выполнять прибор Broadband InfraRed Compact High Resolution Explorer Spectrometer (BIRCHES). Это инфракрасный спектрометр похожий на прибор LEISA аппарата New Horizons.



Для управления космическим аппаратом IceCube будет использоваться трехосевая система двигателей-маховиков и ионный двигатель BIT-3 RF. Без реактивного двигателя дальнем космосе обойтись трудно, поэтому это практически необходимый инструмент, особенно если спутнику предстоит смотреть то в одну сторону, то в другую.

Несмотря на то, что спутник запускается попутной ракетой, ему предстоит совершить немало маневров чтобы добраться до Луны. Проблема в том, что ракета задаст только ускорение в сторону Луны, а потом спутнику придется самостоятельно тормозить, чтобы выйти на окололунную орбиту. Ионный двигатель не дает возможности произвести резкое торможение, поэтому приходится использовать гравитацию Земли, Луны и Солнца.



На космический аппарат Lunar Flashlight возлагаются более амбициозные задачи. Во-первых, он будет использовать солнечный парус площадью 80 кв м для торможения у Луны и перехода на целевую орбиту. Во-вторых, добравшись до высоты орбиты в 20 км, Lunar Flashlight оправдает свое название и станет бросать солнечные зайчики в кратеры вечной ночи у полюсов Луны. Результаты осветительных работ будет регистрировать инфракрасная камера на борту спутника.



Такие экзотичные методы перемещения в космосе и исследования применяются для проверки гипотезы об открытых залежах льда на Луне. Здесь основываются на опыте полученном при изучении Меркурия. Там лед в полярных кратерах нашли при помощи лазера, отражение которого удалось зафиксировать в самой глубине и темноте. Правда там ледники рассмотрели еще при помощи радиотелескопов, а на Луне такого не зафиксировано.



В перспективе, концепцию Lunar Flashlight планируют использовать для обследования околоземных астероидов. Что касается лунных экспериментов, то я бы не надеялся на полностью успешное проведение запланированных для кубсатов программ, слишком много смелых и неопробованных решений сразу. Но в этом и состоит суть прогресса - идти туда где еще никто не был, и проверять технику на предельных нагрузках. Каждый новый шаг будет дальше и успешнее.

zelenyikot

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.…

К этой теме явно растет интерес. Однако живучесть подобных аппаратов (весом меньше 100 кг) в дальнем космосе продолжает настораживать. "Филы" проработал очень мало, "Процион" не смог выйти на плановую траекторию и т.д.

Edited at 2015-08-07 05:15 am (UTC)

Да, я, например, сторонник аппаратов покрупнее и понадёжнее - с достаточным дублированием и троированием. И с радиационно-стойкими компонентами - класса space.

"Есть и подвох: традиционные лунные аппараты создавали из радиационно-стойких компонентов. А технология CubeSat предполагает применение индустриальной электроники, которая создавалась для земной промышленности и к космосу не готовилась. Но, как показала многолетняя практика эксплуатации индустриальных CubeSat, они неплохо переносят условия космоса. Конечно на низких орбитах от солнечных вспышек защищает земная магнитосфера, но галактическая радиация, вакуум, перепад температур микроспутники держать вполне пристойно. Некоторые умудряются отработать по несколько лет."

Недавно читал про микроспутники BRITE. Пишут, что ПЗС-матрицы на камерах очень быстро посыпались. Так что чудес не бывает - небольшие аппараты с коммерческой электроникой в космосе долго не живут.

У британской SSTL богатый опыт использования индустриальной электроники и их аппараты по пять-семь лет живут и работают. Хотя у них далеко не кубсаты.

Как будто супердорогие спутники не ломаются!
К тому же и дорогой и дешевый могут взорваться с ракетой, нет смысла тратить заранее миллионы


Надежность современных ракет близка к 95%. Поэтому аварии РН случаются редко.

Для полёта к Луне нам не нужна сверхтяжёлая ракета

Для полёта к Луне нам не нужна сверхтяжёлая ракета. Для этого достаточно уже существующих ракет-носителей, и стыковки. Запускаем Лунный корабль, разгонные блоки, космонавтов на Союзе, стыкуем и летим к Луне.



Подробнее здесь: http://engineering-ru.livejournal.com/357196.html


Проблема в том, что нет людей, которые бы горели этой идеей и хотели бы её осуществить.

Re: Для полёта к Луне нам не нужна сверхтяжёлая ракета

Вроде как недавно обсуждали - большое количество стыковочных узлов сильно снижает надежность, большое количество операций стыковки ставит под угрозу всю миссию.

Нестыковочка

В тексте написано про индустриальную электронику, а на картинке "C&DH: Rad Tolerant LEON-3 architecture".

Re: Нестыковочка

Все равно там куча индустриальной комплектухи будет.

И мусорить, мусорить, мусорить. Причем если на земной орбите есть шансы свести спутник к Земле (если управление выжило) и он сгорит в атмосфере, то на Луне придется насыпать их просто на поверхность естественного спутника.

На Луне спутник врезается в поверхность становясь реголитом. Никакой разницы с тем, что падает на Луну из космоса практически нет.

У меня два вопроса, возможно, ламерских:
1. Как обеспечивается ориентация спутников (и космических аппаратов вообще) в пространстве? Ведь достаточно какого-нибудь лёгкого толчка, и оно там начнёт вращаться не пойми как. При том, что понятие "верха" и "низа" в космосе - весьма условное. Только ли с помощью гироскопов, или ещё как-то?
2. С помощью какого программного обеспечения рассчитывают траектории движения спутников? В каждом случае это какой-то уникальный специфический софт? Или есть какие-то более-менее универсальные программы?

1. Маховики (а не гироскопы), и реактивные двигатели ориентации.
2. Да есть программы, но в отдельных случаях приходится считать на бумаге.

Про Плутон что-нибудь будет?
Что-то новой информации мало...

Когда каждый день новости были не было смысла о каждой отдельно писать. Сейчас да, интенсивность снизилась так что надо выбрать время для обзора.

Я так понимаю, каждый спутник самодостаточен?

Интересно, есть ли проекты групп мини-спутников, которые объединены в систему с распределением обязанностей? Чтобы одна группа светила, вторая снимала, третья отвечала за связь с Центром и т.д.?

Насколько я знаю DARPA в это дело вложило несколько сотен $млн, но потом закрыло направление. Слишком сложно управлять и согласовывать работу - да и смысла особо нет. А спутники-ретрансляторы на Луну уже летали, и еще, вероятно, полетят. К Марсу тоже первыми кубсатами будут ретрансляторы. Ссылка в тексте есть.

Маловероятно, что смогут такое вывести успешно.

Возможно, я не заметил этого.
А существует ли система, которая объединяет все эти мини-спутники. И при желании они смогут выполнять вместе сложную задачу?

После отстрела от ракеты - уже ничто не объединяет. Даже связь будет поддерживаться из разных мест.

Нам бы трактор сделать получше, а то плохо давит, народ потом копается с мешками.

Танком нужно было давить, а не трактором.



Я так в Кербале летаю обычно, лол.

ТОП: 11:40 (московское)

Вы попали в Т30P самых обсуждаемых тем в блогосфере.
Это Ваш 19-й ТОПовый пост в этом году.
Посмотреть статистику автора можно в карточке топблогера.

?

Log in

No account? Create an account