10 интересных и безумных космических технологий и идей будущего

Что посмотреть

Ученые из Национального университета Сингапура разработали технологию, которая позволит роботам ощущать предметы. Решение представляет собой систему датчиков давления, построенную по модели нервной системы человека. От каждого «рецептора» протянут тонкий проводок, который затем присоединяется к большому проводу — своеобразному спинному мозгу. По нему данные поступают в центр обработки информации.

Система, которую назвали ACES (Asynchronous Coded Electronic Skin), может за 60 наносекунд понять, на какой из датчиков оказали давление. Всего за 10 миллисекунд она определяет форму и текстуру предмета, к которому прикасается. Это в десять раз быстрее, чем моргает человеческий глаз.

Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Магнитный космический поезд Startram

Проект предложенной системы космических запусков Startram, для старта строительства и реализации которого потребуется, по предварительным меркам, около 20 миллиардов долларов, обещает возможность доставки на орбиту грузов весом до 300 000 тонн с очень демократичной ценой в 40 долларов за килограмм полезной нагрузки. Если учесть, что в настоящий момент стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки в космос составляет в лучшем случае 11 000 долларов, проект выглядит весьма интересным.

Для реализации проекта Startram не потребуются ракеты, топливо или ионные двигатели. Вместо всего этого здесь будет использоваться технология магнитного отталкивания. Стоит отметить, что концепт поезда на магнитной подушке далеко не нов. На Земле уже функционируют составы, которые двигаются по магнитному полотну со скоростью около 600 километров в час. Однако на пути всех этих маглевов (использующихся преимущественно в Японии) находится одно серьезное препятствие, которое ограничивает их максимальную скорость. Для того чтобы такие поезда смогли раскрыть свой полный потенциал и достигать максимально возможной скорости, нам необходимо избавиться от атмосферного воздействия, которое замедляет их движение.

Проект Startram предлагает решение этого вопроса путем строительства длинного навесного вакуумного тоннеля на высоте около 20 километров. На такой высоте сопротивление воздуха становится менее выраженным, что позволит производить космические запуски на гораздо более высоких скоростях и с гораздо меньшим сопротивлением. Космические аппараты в буквальном смысле будут выстреливаться в космос, без необходимости в преодолении атмосферы. Строительство такой системы потребует около 20 лет работы и инвестиций на общую сумму в 60 миллиардов долларов.

Космические электростанции на орбите

Вот эта технология заслуживает особого внимания. Она смогла бы воплотить в жизнь теории Тесла, о беспроводной передаче электроэнергии. Навсегда освободить человечество от энергетической зависимости. Инициатором проекта выступила Япония. Опасаясь строительства новых атомных электростанций, не имея территориальной возможности размещения обширных солнечных батарей, японцы нашли решение в космосе.

Представьте себе Токийский залив, с высоты птичьего полета. В уединенной гавани расположился 3-х километровый остров, усеянный пятью миллиардами крошечных выпрямительных антенн. На острове находится подстанция, которая переправляет полученную электроэнергию в Токио, по подводному кабелю. А где-то в космосе, двигаясь по геосинхронной орбите, несколько гигантских солнечных коллекторов излучают микроволны на это рукотворное чудо. Представили? И это может стать реальностью в ближайшие 20-30 лет, благодаря технологиям Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). Проект будет запущен в 2030-х годах, с выходом, через несколько лет, на мощность обычной атомной электростанции. К слову, Китай так же поставил перед собой подобную задачу.

Фантастические разработки космических инженеров поражают… Джулиан Мельхиорри, студент из Великобритании, разработал синтетический материал, вырабатывающий кислород, под воздействием воды и света. Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) проводит испытания роботов-скалолазов, которые будут исследовать астероиды. Уже выращены первые образцы моркови, пшеницы и помидоров на лунной и марсианской почве. Семимильными шагами человечество движется к своей цели – покорению Вселенной.

3D-напечатанные марсианские дома

Чтобы приблизить момент начала подготовки полета человека на Марс, NASA организовало архитектурный конкурс, задачей которого является разработка и спонсирование технологий 3D-печати, которые позволят методом трехмерной печати строить марсианские дома.

Единственное условие конкурса заключалось в использовании материалов, которые широко доступны для добычи на Марсе. Победителями стали две дизайнерские компании из Нью-Йорка, Team Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office, предложившие свой концепт марсианского дома ICE HOUSE. В качестве основы концепт предлагает использование льда (отсюда и название). Строительство зданий будет производиться в ледяных зонах Марса, куда будут отправляться посадочные модули, загруженные множеством компактных роботов, которые будут собирать грязь и лед для возведения сооружений вокруг этих модулей.

Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.

Продвинутый коронограф

Глубокому изучению солнечной короны (внешний слой атмосферы звезды, состоящий из заряженных частиц) мешает одно обстоятельство. И этим обстоятельством, как бы иронично это ни звучало, является само Солнце. Решением проблемы может являться так называемый объемный солнечный затемнитель, шар размером чуть больше теннисного мяча, выполненный из сверхтемного сплава титана. Суть затемнителя заключается в следующем: он устанавливается перед спектрографом, направленным на Солнце, и создает тем самым миниатюрное солнечной затмение, оставляя только солнечную корону.

В настоящий момент аэрокосмическое агентство NASA на своих космических аппаратах SOHO и STEREO использует плоские солнечные затемнители, однако плоский дизайн таких устройств создает некоторую расплывчатость изображения и лишние искажения. Решение этой проблемы подсказал сам космос. Земля, как известно, обладает своим собственным солнечным затемнителем, находящимся примерно в 400 000 километрах от нас. Этим затемнителем, конечно же, является Луна, благодаря которой мы время от времени становимся свидетелями солнечного затмения.

Объемный затемнитель NASA должен будет воспроизводить эффект лунного затмения, конечно же, только для космического аппарата, который будет исследовать Солнце, однако находясь на расстоянии двух метров от его спектрографа, затемнитель поможет исследовать солнечную корону без каких-либо проблем, помех и искажений.

Журнал «Космическая техника и технологии» № 4 (23), 2018

АЭРОДИНАМИКА И ПРОЦЕССЫ ТЕПЛООБМЕНА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Котляров Е.Ю., Луженков В.В., Тулин Д.В., Басов А.А. Система терморегулирования негерметичного приборного отсека КА «Интергелиозонд» для исследования Солнца
с близких расстояний

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Марков А.В., Коношенко В.П., Беглов Р.И., Соколов В.Г., Горбенко А.В. Основные направления и результаты работ по защите Российского сегмента МКС от метеороидов и космического мусора

Сальников Н.А., Бобе Л.С, Кочетков А.А., Железняков А.Г., Андрейчук П.О., Шамшина Н.А. Применение мембранной аппаратуры для регенерации санитарно-гигиенической воды на космической станции

ПРОЧНОСТЬ И ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Синявский В.В., Смердов А.А. Динамические характеристики стержневой конструкции крепления электрического ракетного двигателя на межорбитальном буксире

ТЕПЛОВЫЕ, ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Полоус М.А., Ярыгин В.И. Мультифизичный программный комплекс трехмерного расчета электротеплофизических характеристик термоэмиссионных электрогенерирующих каналов ядерных энергетических установок космического назначения

Ахмедов М.Р., Бидеев А.Г., Сазонов В.В., Хамиц И.И. Экспериментальное исследование влияния температуры на производительность солнечных батарей с использованием
телеметрии космического корабля «Прогресс МС»

НАЗЕМНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, СТАРТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Голубев Ю.В., Ломако А.А., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции

КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ИХ СИСТЕМ

Гузенберг А.С., Железняков А.Г., Телегин А.А., Юргин А.В. Исследование очистки атмосферы Российского сегмента МКС при разгерметизации оборудования с токсичным компонентом

ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Микрин Е.А., Беляев М.Ю. Боровихин П.А., Караваев Д.Ю. Определение орбиты
по выполняемым космонавтами снимкам поверхности Земли и Луны

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

Никитин А.А. Реализация радиационно-стойкого кодирования в рамках межкристальной
связи систем, состоящих из нескольких программируемых интегральных схем

СКАЧАТЬ НОМЕР № 4 (23) октябрь-декабрь 2018

Тема недели: Neuralink Илона Маска

Глава компаний SpaceX и Tesla Илон Маск запустил проект Neuralink в 2016 году. Основная цель инициативы — разработать нейрокомпьютерный интерфейс. Это система, которая напрямую связывает мозг человека с электронным устройством. По словам Маска, технология может быть полезна для лечения таких неврологических заболеваний, как болезнь Паркинсона. А в будущем она позволит людям полностью контролировать мозговую деятельность.

Пока компания провела только одну официальную презентацию в 2019 году. Тогда Маск рассказал, что нейроинтерфейс представляет собой чип, соединенный с мозгом специальными нитями-электродами толщиной 4-6 микрометров (то есть в четыре раза тоньше волоса). Вживлять чип будет робот-хирург. Он работает подобно швейной машинке — игла захватывает нить и вводит ее в мозг так, чтобы она оказалась близко к нейрону. При этом устройство избегает кровеносных сосудов, что снижает вероятность воспаления. По утверждению Маска, операция будет не сложнее лазерной коррекции зрения.

Первые чипы будут передавать информацию при помощи USB-кабеля, но в будущем технология станет беспроводной. Для этого Neuralink создаст сенсор N1. В отличие от проводного прототипа, он будет отправлять меньше данных. Но зато управлять таким сенсором можно при помощи мобильного приложения.

Компания Neuralink проводит испытания технологии на животных. Чип вживили 19 крысам, в 87% случаев нити «прижились». Одного из грызунов показали журналистам The New York Times. К животному были подключены 1,5 тыс. электродов, при этом система передавала в десять раз больше данных, чем самые современные датчики. Сотрудники компании готовы начать клинические тесты на людях уже в 2020 году, но ждут разрешения от Министерства здравоохранения США.

Солнечный спутник SPS-ALPHA

SPS-ALPHA представляет собой орбитальный космический аппарат, работающий на солнечной энергии и состоящий из десятков тысяч тонких зеркал. Накапливаемая энергия будет конвертироваться в микроволны и отправляться обратно на специальные земные станции, где оттуда уже будет передаваться на линии электропередач для питания целых городов.

Данный проект является, пожалуй, одним из самых сложных в плане реализации среди представленных в сегодняшней подборке. Во-первых, описываемая платформа SPS-ALPHA будет по размерам гораздо больше Международной космической станции. Ее строительство потребует очень много времени, целую армию астронавтов-инженеров и вложение колоссальных средств. Ввиду гигантских размеров, платформу придется строить прямо на орбите. С другой стороны, элементы платформы будут производиться из относительно дешевых и несложных с точки зрения массового производства материалов, а значит проект автоматически переходит из «невозможного» в «очень сложный», что, в свою очередь, открывает надежду на то, что однажды его реализацией действительно займутся.

Проект «Objective Europa»

Проект «Objective Europa» является самой сумасшедшей из когда-либо предложенных идей космических исследований. Его главной целью является отправка человека на Европу, одну из лун Юпитера, на борту специальной субмарины, благодаря которой будет производиться поиск возможной жизни в подледном океане спутника.

Безумства данному проекту добавляет еще и тот факт, что эта миссия в один конец. Любому астронавту, который решит отправиться на Европу, фактически придется согласиться пожертвовать своей жизнью во благо науки, получив при этом возможность ответить на самый сокровенный вопрос современной астрономии: есть ли в космосе жизнь, помимо земной?

Идея проекта «Objective Europa» принадлежит Кристину фон Бенгстону. В настоящий момент Бенгстон проводит краудсорсинговую компанию по привлечению средств в этот проект. Сама субмарина будет оснащена самыми современными технологиями. Здесь будет и сверхмощный бур, и многомерные тяговые двигателями, и мощнейшие прожектора, и, возможно, пара многофункциональных роботизированных рук. Подводной лодке, как и космическому аппарату, который доставит ее к Европе, потребуется мощная защита от радиации.

Выбор места посадки будет играть решающее значение. Толщина льда Европы практически по всей ее поверхности составляет несколько километров, поэтому аппарат лучше всего будет сажать рядом с разломами и трещинами, где ледяная корка не такая прочная и толстая. Проект, конечно же, вызывает очень много вопросов, в том числе морального характера.

Статья недели

15 июля 2020 года хакеры получили доступ к аккаунтам многих крупных бизнесменов, политиков и знаменитостей. От их имени злоумышленники опубликовали сообщения о раздаче криптовалюты. Хакеры предложили отправить на указанный кошелек биткоины на сумму $1 тыс. и пообещали вернуть вдвое больше. Подобные твиты появились в аккаунтах бывшего президента США Барака Обамы, основателя SpaceX Илона Маска, главы Microsoft Билла Гейтса, рэпера Канье Веста и его жены Ким Кардашьян.

Исследователи из Королевского колледжа Лондона считают, что в ситуации со взломом человечеству повезло. В своем докладе «Эскалация при помощи твита: новый подход к ядерной дипломатии» Хизер Уильямс и Алекси Дрю заявили, что причиной крупных конфликтов в будущем могут стать неосторожные высказывания в соцсетях. Это не первый подобный прогноз. В 2018 году профессор американского Института международных исследований Мидлбери Джеффри Льюс опубликовал книгу «Отчет специальной комиссии по ядерным атакам КНДР на США в 2020 году». Это выдуманная история о том, как президент Дональд Трамп начал войну с КНДР из-за твита. В своем сообщении он оскорбил сестру Ким Чен Ына, после чего тот нанес ядерный удар по США.

Эксперты считают, что социальные сети — это такая же политическая трибуна, как и официальная пресса. Но правительства не воспринимают эти платформы серьезно. Основная цель популярных аккаунтов в соцсетях — привлечь как можно больше подписчиков, и официальные страницы политиков не исключение. В результате они распространяют не столько правдивую информацию, сколько интересный контент. Такие эмоциональные заявления можно интерпретировать неправильно, в результате возникнет непонимание или конфликт.

Технология недели

Люди еще далеки от колонизации других планет и межзвездных полетов, но некоторые стартапы уже работают над тем, что потребуется для таких полетов.

Например, компания Finless Foods задумалась о том, что будут есть астронавты, и предложила «рыбные» котлеты. Решение протестировали на МКС в рамках сотрудничества с российским производителем 3D-биопринтеров, компанией 3D Bioprinting Solutions. На космическую станцию отправили мышечные клетки фундулюса — это рыба, распространенная в Центральной и Северной Америке. Российские космонавты сначала вырастили материал из рыбных клеток до необходимой плотности, а затем напечатали котлеты на биопринтере.

Представители Finless Foods уверены, что их решение пригодится не только в космосе, но и на Земле. По словам одного из основателей компании Майкла Селдена, 90% рыбных хозяйств уже истощили свои ресурсы. Чем больше людей включают в свою диету морепродукты, тем более дорогой и труднодоступной становится рыба. Достижения молекулярной биологии позволяют выращивать мясо и рыбу из клеточных культур прямо в лаборатории. Иными словами, говяжий стейк можно получить без коровы. Клеточное сельское хозяйство — это гуманная и этичная альтернатива животноводству. А при масштабировании эта технология станет и более дешевой.

Марсианский форпост

Открывающиеся перспективы будущих полетов на Марс и Европу грандиозны. В NASA верят, что если им не помешают никакие мировые катаклизмы и падения убийственных астероидов, то агентство отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепт будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать где-то 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 четырех человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут добывать 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 придется самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полетов 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 придется.

«Атлас» и компьютер

Приведем один древний, но в силу этого хорошо документированный пример позитивного воздействия развития компьютеров на космические программы.

Ракета «Атлас» была первой межконтинентальной баллистической ракетой ВВС США. Разрабатывали ее с 1951 года, по самым передовым на тот момент технологиям. Кислородно-керосиновые двигатели. Топливные баки, путем чудес металлургии и электрохимической металлообработки истонченные до одной десятой миллиметра. Радиоинерциальная система наведения, уже с цифровой машиной.

На вооружение ракета принята была в 1959 году, но в космос выводила грузы с 1958-го.

И первого американского астронавта, Джона Гленна, 20 февраля 1962 года доставила на орбиту система Mercury-Atlas. Но при запуске автоматических спутников даже с разгонной ступенью «Аджена» (Agena) — 1,6 т на пятисоткилометровую орбиту — «Атлас» изрядно не дотягивал до своих советских современников. И вот при очередной модификации было решено повысить эффективность за счет большей «разумности» ракеты. Для этого, кроме криогенного кислородно-водородного разгонного блока «Центавр», на нее был установлен и новый компьютер.

С 1973 года ступень «Атлас-1А» оснащалась бортовым компьютером фирмы Teledyne. Построенный на новой элементной базе, этот компьютер при вдвое меньшем объеме имел в пять раз большую оперативную память, благодаря чему с первой ступени удалось снять электромеханический автопилот, систему радиотраекторных измерений и программ-механизм, сильно смахивающий на таковой в стиральной машине. Тем самым удалось повысить надежность корабля, уменьшить стоимость его эксплуатации, а главное — появилась возможность доставлять на орбиту межпланетных перелетов грузы до 1,2 т. Многие геостационарные коммуникационные аппараты тоже были выведены в космос этой системой.

«Соколы» из ИТ-отрасли

Удивительная динамичность рыночной экономики не возникает из ничего. Она, в точном соответствии с теорией управления, оплачивается устойчивостью фирм, работающих в условиях рынка. Не исключение и Orbital Science. Ее подпирает еще более новая и еще «более рыночная» компания — Space Exploration Technologies — SpaceX, которую основал в 2002 году известный веб-дизайнер и миллиардер Элон Маск (Elon Musk), создатель электронной платежной системы PayPal. Задачей SpaceX является разработка ракет Falcon. Менее дорогие, чем «Пегасы», «Соколы» должны вытеснить Orbital Science с рынка коммерческих орбитальных нагрузок — цена пуска «птицы» планируется в половину цены рейса «крылатого коня».

Интересно, что в отрасли космической применяются методы организации, типичные для ИТ-отрасли. Новости «КТ» пестрят сообщениями о переманивании высокопоставленных специалистов из корпорации в корпорацию. Таким путем пошел и Маск. Вместо того чтобы раздавать подряды аэрокосмическим фирмам, магнат нанял целый ряд ведущих специалистов отрасли. В том числе и главного инженера своей потенциальной «жертвы» Orbital Science. Так, по мнению Маска, дешевле.

Систематические задержки орбитальных стартов «Сокола» (то из-за желания ВВС США оградить свои носители Titan-IV от конкуренции, то из-за неполадок в кислородно-керосиновом двигателе Merlin) не смущают Маска. Напомним: прежде чем платежная система PayPal стала рентабельной, в нее было вложено четверть миллиарда долларов… Так что какова на самом деле рентабельность стартов Falcon с тропического парадиза (а попутно и ракетного полигона) — атолла Кваджалейн — покажет лишь время.

В завершение отметим, что самый коммерчески удачный, самый рыночный космический проект SpaceShipOne — тоже родом из ИТ-отрасли. Во всяком случае, по происхождению денег главного спонсора, сооснователя Microsoft Пола Гарднера Аллена.

— Автор статьи и редактор благодарны генеральному директору АЦЭУ «Аэро-Космос» Дмитрию Пайсону, за консультации.

Ровер NASA ATHLETE

Ровер ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extraterrestrial Explorer), похожий на паука, однажды займется колонизацией Луны. Благодаря своей особой подвеске, состоящей из шести независимых ног, способных поворачиваться во все стороны, ровер может передвигаться по грунту любой сложности. При этом наличие колес позволяет ему быстрее двигаться по более ровной поверхности.

Этот гексопод может оснащаться самым разным научным и рабочим оборудованием и при необходимости легко справляется с ролью передвижного крана. На фотографии выше, например, на ATHLETE установлен жилой модуль. Другими словами, ровер можно еще и использовать в качестве передвижного дома. Высота ATHLETE составляет около 4 метров. При этом он способен поднимать и перевозить объекты весом до 400 килограммов. И это при земной гравитации!

Самое важное преимущество ATHLETE заключается в подвеске, которая наделяет его невероятной подвижностью и способностью выполнять сложную работу по доставке тяжелых объектов, в отличие от неподвижных посадочных модулей, которые использовались в прошлом и используются сейчас. Одним из вариантов использования ATHLETE является и 3D-печать

Установка на него 3D-принтера позволит использовать ровер в качестве мобильного печатного оборудования лунных жилищ.