Kozmonautika v Rusku z veľkej časti zdedí vesmírne programy Sovietskeho zväzu. Hlavným riadiacim orgánom vesmírneho priemyslu v Rusku je štátna korporácia Roskosmos.
Táto organizácia kontroluje množstvo podnikov, ako aj vedeckých združení, z ktorých veľká väčšina bola vytvorená počas sovietskej éry. Medzi nimi:
- Centrum riadenia misií. Výskumná divízia Ústavu strojného inžinierstva (FGUP TsNIIMash). Spoločnosť bola založená v roku 1960 a sídli vo vedeckom meste Korolev. Medzi úlohy MCC patrí riadenie a riadenie letov kozmických lodí, ktoré je možné súčasne obsluhovať až v počte dvadsiatich vozidiel. Okrem toho MCC vykonáva výpočty a štúdie zamerané na zlepšenie kvality riadenia prístrojov a riešenie niektorých problémov v oblasti riadenia.
- Hviezdne mesto je uzavretá osada mestského typu, ktorá bola založená v roku 1961 na území okresu Shchelkovsky. V roku 2009 bol však oddelený do samostatného okresu a odstránený zo Shchelkova. Na území s rozlohou 317,8 hektárov sa nachádzajú obytné budovy pre všetok personál, zamestnancov Roskosmosu a ich rodinných príslušníkov, ako aj všetkých kozmonautov, ktorí tiež absolvujú vesmírny výcvik v CTC. V roku 2016 má mesto viac ako 5600 obyvateľov.
- Výcvikové stredisko kozmonautov pomenované po Jurijovi Gagarinovi. Spoločnosť bola založená v roku 1960 a nachádza sa v Star City. Výcvik kozmonautov zabezpečuje množstvo simulátorov, dve centrifúgy, letecké laboratórium a trojposchodové hydrolaboratórium. Ten umožňuje vytvárať podmienky beztiaže podobné tým na ISS. V tomto prípade sa používa rozloženie vesmírnej stanice v plnej veľkosti.
- Kozmodróm Bajkonur. Bola založená v roku 1955 na ploche 6717 km² neďaleko mesta Kazaly v Kazachstane. V súčasnosti je prenajatý Ruskom (do roku 2050) a je lídrom v počte štartov – 18 nosných rakiet v roku 2015, pričom Cape Canaveral je o jeden štart pozadu a kozmodróm Kourou (ESA, Francúzsko) má 12 štartov ročne. Údržba kozmodrómu zahŕňa dve sumy: nájom - 115 miliónov dolárov, údržba - 1,5 miliardy dolárov.
- Kozmodróm Vostočnyj začal vznikať v roku 2011 v Amurskej oblasti neďaleko mesta Ciolkovskij. Okrem vytvorenia druhého Bajkonuru v Rusku je Vostočnyj určený aj na komerčné lety. Kozmodróm sa nachádza v blízkosti rozvinutých železničných uzlov, diaľnic a letísk. Navyše vďaka úspešnému umiestneniu Vostočnyj budú oddelené časti nosných rakiet padať do riedko obývaných oblastí alebo aj do neutrálnych vôd. Náklady na vytvorenie kozmodrómu budú asi 300 miliárd rubľov, tretina z tejto sumy sa minula v roku 2016. 28. apríla 2016 sa uskutočnil prvý štart rakety, ktorá vyniesla na obežnú dráhu Zeme tri satelity. Štart kozmickej lode s ľudskou posádkou je naplánovaný na rok 2023.
- Kozmodróm "Plesetsk". Spoločnosť bola založená v roku 1957 neďaleko mesta Mirny v oblasti Archangeľsk. Zaberá 176 200 hektárov. "Plesetsk" je určený na spustenie strategických obranných systémov, bezpilotných vesmírnych vedeckých a komerčných vozidiel. Prvý štart z kozmodrómu sa uskutočnil 17. marca 1966, keď odštartovala nosná raketa Vostok-2 s družicou Kosmos-112 na palube. V roku 2014 sa uskutočnil štart najnovšej nosnej rakety s názvom Angara.
Štart z kozmodrómu Bajkonur
Chronológia vývoja domácej kozmonautiky
Rozvoj domácej kozmonautiky sa datuje od roku 1946, kedy bola založená Experimental Design Bureau No. 1, ktorej účelom je vývoj balistických rakiet, nosných rakiet a satelitov. V rokoch 1956-1957 práca úradu skonštruovala nosnú raketu, medzikontinentálnu balistickú strelu R-7, s pomocou ktorej bola 4. októbra 1957 vypustená prvá umelá družica Sputnik-1 na obežnú dráhu Zeme. Štart sa uskutočnil na výskumnom mieste Tyura-Tam, ktoré bolo navrhnuté špeciálne na tento účel a ktoré neskôr dostalo názov Bajkonur.
3. novembra 1957 bol vypustený druhý satelit, tentoraz so živým tvorom na palube – psom menom Laika.
Laika je prvým živým tvorom, ktorý obieha okolo Zeme
Od roku 1958 sa začali študovať štarty kompaktných medziplanetárnych staníc v rámci rovnomenného programu. 12. septembra 1959 sa ľudská kozmická loď ("Luna-2") po prvý raz dostala na povrch iného kozmického telesa - Mesiaca. Bohužiaľ, "Luna-2" spadla na povrch Mesiaca rýchlosťou 12 000 km / h, v dôsledku čoho štruktúra okamžite prešla do plynného stavu. V roku 1959 Luna-3 urobila snímky odvrátenej strany Mesiaca, čo umožnilo ZSSR pomenovať väčšinu jeho krajinných prvkov.
V tento deň v roku 1972 americký prezident Richard Nixon schválil program NASA na vytvorenie opakovane použiteľné transportné kozmické lode. Naša recenzia je venovaná najzaujímavejším a nezvyčajným projektom lodí tejto triedy z celého sveta.
Boeing X-20 Dyna Soar
Prvá opakovane použiteľná kozmická loď bola vyvinutá v USA v roku 1963. Projekt Boeing X-20 Dyna-Soar bolo viacúčelové vojenské orbitálne lietadlo. Dyna-Soar bol najinovatívnejším vesmírnym projektom tej doby, no konštrukcia prvých strojov bola čoskoro zastavená a projekt bol uzavretý.
Špirála
V polovici 60. rokov sa v ZSSR začal vývoj projektu Spiral ako odpoveď na americký Dyna-Soar. Predpokladalo sa, že orbitálne lietadlo zrýchli osobné dopravné lietadlo na rýchlosť asi 6 Mach. V roku 1969 bol vývoj pozastavený a pokračoval do polovice 70. rokov. Skúšobné lety boli vykonané na podzvukovom MiG-105.11, ale čoskoro bol projekt úplne uzavretý.
vesmírna loď
Prvý raketoplán v rámci legendárneho programu Space Shuttle bol vypustený 12. apríla 1981. Konštrukcia stroja pozostávala z troch stupňov: opakovane použiteľné raketové posilňovače na tuhé palivo, palivová nádrž s kvapalným vodíkom a kyslíkom a samotný orbiter. Podľa koncepcie inžinierov mali raketoplány dodávať náklad medzi Zemou a orbitálnymi stanicami. Za celú históriu programu bolo dodaných okolo 1 400 ton rôznych nákladov. Program sa skončil v roku 2011. Celkovo sa uskutočnilo 135 štartov piatich raketoplánov: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis a Endeavour. Columbia a Challenger zahynuli pri katastrofách.
Buran
V reakcii na americký raketoplán sa v Sovietskom zväze v roku 1976 začal vývoj programu Energia-Buran. Prvý a jediný let v rámci tohto programu sa uskutočnil 15. novembra 1988 bez účasti pilotov. V roku 1993 bol program oficiálne ukončený.
Svitanie
V rokoch 1985-1989 sa v Sovietskom zväze uskutočnil vývoj znovupoužiteľnej kozmickej lode Zarya. V roku 1987 bol vytvorený návrh konštrukcie stroja. Hlavným rozlišovacím znakom od ostatných lodí tej doby bola mechanika pristátia využívajúca prúdové motory. Pre krátenie financií sa však projekt zastavil.
Avatar
Indický program Avatar bol vyhlásený v máji 1998. Podľa inžinierov stroj zabezpečí najlacnejšiu možnú prepravu tovaru na obežnú dráhu. Avatar bude na vzlet a pristátie využívať konvenčné letiská. Stavbu prvého prototypu kozmickej lode realizuje súkromná spoločnosť CIM Technologies.
Skylon
Britský projekt Skylon od Reaction Engines Limited začal v roku 2000. V súčasnosti hľadá financie. Podľa inžinierov lode systému Skylon výrazne znížia náklady na prepravu tovaru na obežnú dráhu blízko Zeme. Kozmická loď bude schopná prepraviť približne 200 ton nákladu. V roku 2013 britská vláda súhlasila s poskytnutím 60 miliónov libier na podporu projektu.
Shenlun
Čínsky opakovane použiteľný Shenlun (vesmírny drak) sa vyvíja od začiatku 21. storočia. Štartovať bude z bombardéra H-6K. Dragon uskutočnil svoj prvý suborbitálny let 8. januára 2011.
Rus
V roku 2009 začala RSC Energia s vývojom dopravného vesmírneho systému Rus. Loď sa bude zaoberať doručovaním tovaru na obežnú dráhu a zaisťuje bezpečnosť vzdušného priestoru. Okrem toho bude modul vykonávať lety na Mesiac. Bezpilotné testy sa začnú v roku 2018.
MAX
Vývoj projektu sa začal v roku 1980 a pritiahol pozornosť mnohých odborníkov, ale jeho vývoj nabral na intenzite až v roku 2012. V súčasnosti sa vyvíjajú raketoplány na vzlet z nosných lietadiel M-55 "Geofyzika" a ZM-T. Projekt MAKS zahŕňa vypustenie turistov a malého komerčného nákladu na obežnú dráhu.
Minulý november, počas TVIW (astronomický workshop v Tennessee o medzihviezdnom cestovaní), Rob Sweeney - bývalý vodca letky Royal Air Force, inžinier a MSc zodpovedný za projekt Icarus - predstavil správu o práci vykonanej na projekte za posledné obdobie. Sweeney osviežil myslenie verejnosti o histórii Ikaru, od inšpirácie myšlienkami projektu Daedalus zdôraznenými v správe BIS (British Interplanetary Society – najstaršia organizácia podporujúca vesmírny výskum) v roku 1978 až po spoločné rozhodnutie BIS a nadšenca Tau Zero. spoločnosť obnoví výskum v roku 2009 a až do najnovších správ o projekte z roku 2014.
Pôvodný projekt z roku 1978 mal jednoduchý, no ťažko realizovateľný cieľ – odpovedať na otázku, ktorú položil Enrique Fermi: „Ak mimo Zeme existuje inteligentný život a sú možné medzihviezdne lety, tak prečo neexistujú dôkazy o existencii iných mimozemských civilizácií? ?". Výskum Daedalus sa zameral na vývoj dizajnu medzihviezdnej kozmickej lode s použitím existujúcej technológie v rozumných extrapoláciách. A výsledky práce zahrmeli celý vedecký svet: vytvorenie takejto lode je skutočne možné. Správa o projekte bola podporená podrobným plánom lode využívajúcej termonukleárnu fúziu deutérium-hélium-3 z vopred zozbieraných peliet. Daedalus potom slúžil ako meradlo pre celý nasledujúci vývoj v medzihviezdnom cestovaní po dobu 30 rokov.
Po tak dlhom čase však bolo potrebné preskúmať nápady a technické riešenia prijaté v Daedale, aby bolo možné posúdiť, ako obstáli v skúške časom. Okrem toho sa v tomto období objavili nové objavy, zmena dizajnu v súlade s nimi by zlepšila celkový výkon lode. Organizátori chceli zaujať aj mladšiu generáciu o astronómiu a stavbu medzihviezdnych vesmírnych staníc. Nový projekt bol pomenovaný po Ikarovi, synovi Daedala, čo aj napriek negatívnej konotácii mena zodpovedalo prvým slovám v správe zo 78. ročníka:
„Dúfame, že tento variant nahradí budúci dizajn podobný Icarusu, ktorý bude odrážať najnovšie objavy a technické inovácie, aby Icarus mohol dosiahnuť výšky, ktoré ešte Daedalus nepokoril. Dúfame, že vďaka rozvoju našich myšlienok príde deň, kedy sa ľudstvo doslova dotkne hviezd.“
Takže Icarus bol vytvorený presne ako pokračovanie Daedalusa. Ukazovatele starého projektu k dnešnému dňu vyzerajú veľmi sľubne, ale stále je potrebné ich dokončiť a aktualizovať:
1) Daedalus použil relativistické elektrónové lúče na stlačenie palivových peliet, ale následné štúdie ukázali, že táto metóda nebola schopná poskytnúť potrebný impulz. Namiesto toho sa iónové lúče používajú v laboratóriách na termonukleárnu fúziu. Takýto nesprávny výpočet, ktorý stál Národný komplex jadrovej syntézy 20 rokov prevádzky a 4 miliardy dolárov, však ukázal náročnosť zvládnutia fúzie aj za ideálnych podmienok.
2) Hlavnou prekážkou, ktorej čelí Daedalus, je hélium-3. Na Zemi neexistuje, a preto sa musí ťažiť z plynných obrov vzdialených od našej planéty. Tento proces je príliš drahý a komplikovaný.
3) Ďalším problémom, ktorý bude musieť Icarus vyriešiť, je snúbenie informácií o jadrových reakciách. Práve nedostatok informácií umožnil pred 30 rokmi urobiť veľmi optimistické výpočty dopadu ožiarenia celej lode gama lúčmi a neutrónmi, bez ktorých uvoľnenia sa termonukleárny fúzny motor nezaobíde.
4) Trícium sa používalo v palivových peletách na zapálenie, ale pri rozpade jeho atómov sa uvoľnilo príliš veľa tepla. Bez správneho chladiaceho systému bude zapálenie paliva sprevádzané zapálením všetkého ostatného.
5) Dekompresia palivových nádrží v dôsledku vyprázdnenia môže spôsobiť výbuch v spaľovacej komore. Na vyriešenie tohto problému boli do konštrukcie nádrže pridané závažia, ktoré vyrovnávajú tlak v rôznych častiach mechanizmu.
6) Poslednou ťažkosťou je údržba plavidla. Podľa projektu je loď vybavená dvojicou robotov podobných R2D2, ktoré pomocou diagnostických algoritmov identifikujú a opravia prípadné škody. Takéto technológie sa zdajú byť veľmi zložité aj teraz, v ére počítačov, nehovoriac o 70. rokoch.
Nový dizajnérsky tím sa už neobmedzuje len na stavbu agilnej lode. Na štúdium predmetov Icarus používa sondy prenášané na palube lode. To nielen zjednodušuje úlohu dizajnérov, ale tiež výrazne znižuje čas na štúdium hviezdnych systémov. Namiesto deutéria-hélia-3 beží nová kozmická loď na čistom deutériu-deutériu. Napriek väčšiemu uvoľňovaniu neutrónov nové palivo nielenže zvýši účinnosť motorov, ale odstráni aj potrebu ťažiť zdroje z povrchu iných planét. Deutérium sa aktívne ťaží z oceánov a používa sa v ťažkovodných jadrových elektrárňach.
Ľudstvo však ešte nebolo schopné dosiahnuť riadenú rozkladovú reakciu s uvoľňovaním energie. Zdĺhavé preteky laboratórií po celom svete o exotermickú jadrovú fúziu spomaľujú konštrukciu lode. Takže otázka optimálneho paliva pre medzihviezdne plavidlo zostáva otvorená. V snahe nájsť riešenie sa v roku 2013 uskutočnila interná súťaž medzi útvarmi BIS. Vyhral tím WWAR Ghost z Mníchovskej univerzity. Ich konštrukcia je založená na termonukleárnej fúzii pomocou lasera, ktorý zabezpečuje rýchle zahriatie paliva na požadovanú teplotu.
Napriek originalite nápadu a niektorým inžinierskym ťahom sa súťažiacim nepodarilo vyriešiť hlavnú dilemu – výber paliva. Víťazná loď je navyše obrovská. Je 4-5 krát väčší ako Daedalus a iné metódy fúzie môžu potrebovať menej miesta.
V súlade s tým bolo rozhodnuté podporovať 2 typy motorov: založené na termonukleárnej fúzii a založené na Bennettovom pinči (plazmový motor). Okrem toho sa paralelne s deutériom-deutériom zvažuje aj stará verzia s tríciom-héliom-3. V skutočnosti hélium-3 poskytuje najlepšie výsledky pri akomkoľvek druhu pohonu, takže vedci pracujú na spôsoboch, ako ho získať.
V prácach všetkých účastníkov súťaže možno vysledovať zaujímavý vzťah: niektoré konštrukčné prvky (sondy pre environmentálny výskum, skladovanie paliva, sekundárne systémy napájania atď.) akejkoľvek lode zostávajú nezmenené. Jednoznačne možno povedať:
- Loď bude horúca. Akýkoľvek spôsob spaľovania ktoréhokoľvek z uvedených druhov paliva je sprevádzaný uvoľňovaním veľkého množstva tepla. Deutérium vyžaduje masívny chladiaci systém kvôli priamemu uvoľňovaniu tepelnej energie počas reakcie. Magnetický plazmový motor bude vytvárať vírivé prúdy v okolitých kovoch, ktoré ich tiež zahrievajú. Na Zemi už existujú žiariče s dostatočným výkonom na efektívne chladenie telies s teplotami nad 1000 C, zostáva ich prispôsobiť potrebám a podmienkam hviezdnej lode.
- Loď bude kolosálna. Jednou z hlavných úloh pridelených projektu Icarus bolo zmenšenie veľkosti, no postupom času sa ukázalo, že termonukleárne reakcie si vyžadujú veľa priestoru. Dokonca aj tie najmenšie možnosti masového dizajnu vážia desiatky tisíc ton.
- Loď bude dlhá. "Dedalus" bol veľmi kompaktný, každá jeho časť bola kombinovaná s inou, ako hniezdiaca bábika. V Ikare pokusy o minimalizáciu rádioaktívneho dopadu na loď viedli k jej predĺženiu (dobre to demonštruje projekt Firefly od Roberta Freelanda).
Rob Sweeney povedal, že skupina z Drexel University sa pripojila k projektu Icarus. „Nováčikovia“ presadzujú myšlienku využitia PJMIF (systém založený na prúde plazmy pomocou magnetov, pričom plazma je rozvrstvená, čím sa vytvárajú podmienky pre jadrové reakcie). Tento princíp je v súčasnosti najúčinnejší. V skutočnosti ide o symbiózu dvoch metód jadrových reakcií, zahŕňa všetky výhody inerciálnej a magnetickej termonukleárnej fúzie, ako je zníženie hmotnosti konštrukcie a výrazné zníženie nákladov. Ich projekt sa volá Zeus.
Po tomto stretnutí nasledovala TVIW, kde Sweeney stanovil predbežný dátum dokončenia projektu Icarus na august 2015. Záverečná správa bude obsahovať odkazy na úpravy starých návrhov Daedalus a inovácie, ktoré úplne vytvoril nový tím. Seminár skončil monológom Roba Sweeneyho, v ktorom povedal: „Tam niekde vonku na nás čakajú tajomstvá vesmíru! Je čas odtiaľto vypadnúť!"
V roku 2011 sa Spojené štáty ocitli bez vesmírnych vozidiel schopných dopraviť človeka na nízku obežnú dráhu Zeme. Teraz americkí inžinieri navrhujú viac nových kozmických lodí s ľudskou posádkou ako kedykoľvek predtým, pričom na čele sú súkromné spoločnosti, čo znamená, že prieskum vesmíru bude oveľa lacnejší. V tomto článku si povieme o siedmich navrhnutých vozidlách a ak aspoň niektoré z týchto projektov ožijú, príde nový zlatý vek v pilotovanej astronautike.
- Typ: obývateľná kapsula Tvorca: Space Exploration Technologies / Elon Musk
- Dátum spustenia: 2015
- Cieľ: lety na obežnú dráhu (na ISS)
- Šance na úspech: veľmi dobré
Keď Elon Musk v roku 2002 zakladal svoju spoločnosť Space Exploration Technologies alebo SpaceX, skeptici v tom nevideli žiadnu perspektívu. V roku 2010 sa však jeho startup stal prvým súkromným podnikom, ktorému sa podarilo zopakovať to, čo bolo dovtedy diecézou štátu. Raketa Falcon 9 vyniesla na obežnú dráhu bezpilotnú kapsulu Dragon.
Ďalším krokom na Muskovej ceste do vesmíru je vývoj opätovne použiteľného vozidla Dragon schopného prepraviť ľudí na palube. Ponesie názov DragonRider a je určený pre lety na ISS. S využitím inovatívneho prístupu v dizajne aj prevádzke SpaceX tvrdí, že preprava pasažierov bude stáť len 20 miliónov dolárov na sedadlo pre pasažiera (sedadlo pre pasažierov v ruskom Sojuze dnes stojí USA 63 miliónov dolárov).
Cesta k kapsule s posádkou
Vylepšený interiér
Kapsula bude vybavená pre sedemčlennú posádku. Už vo vnútri bezpilotnej verzie je udržiavaný zemný tlak, takže nebude ťažké prispôsobiť ho ľuďom na pobyt.
Širšie okienka
Prostredníctvom nich budú môcť astronauti pozorovať proces pristávania k ISS. Pri budúcich úpravách kapsuly – s možnosťou pristátia na prúdovom prúde – bude potrebný ešte širší pohľad.
Ďalšie motory vyvíjajúce ťah 54 ton pre núdzový výstup na obežnú dráhu v prípade poruchy nosnej rakety.
Dream Chaser - Potomok raketoplánu
- Typ: vesmírne lietadlo s raketovým štartom Výrobca: Sierra Nevada Space Systems
- Plánovaný štart na obežnú dráhu: 2017
- Účel: orbitálne lety
- Šance na úspech: dobré
Samozrejme, vesmírne lietadlá majú určité výhody. Na rozdiel od bežnej kapsuly pre cestujúcich, ktorá pri páde atmosférou môže iba mierne korigovať trajektóriu, raketoplány sú schopné vykonávať manévre počas zostupu a dokonca zmeniť cieľové letisko. Navyše sa dajú po krátkom servise znova použiť. Nehody dvoch amerických raketoplánov však ukázali, že vesmírne lietadlá v žiadnom prípade nie sú ideálnym prostriedkom na orbitálne expedície. Po prvé, je nákladné prepravovať náklad na rovnakých vozidlách ako posádky, pretože použitím čisto nákladnej lode môžete ušetriť na bezpečnostných systémoch a systémoch podpory života.
Po druhé, pripevnenie raketoplánu k bočnej strane posilňovačov a palivovej nádrže zvyšuje riziko poškodenia náhodným odpadnutím prvkov týchto štruktúr, čo spôsobilo smrť raketoplánu Columbia. Spoločnosť Sierra Nevada Space Systems však prisahá, že sa jej podarí vybieliť povesť orbitálneho vesmírneho lietadla. K tomu má Dream Chaser – okrídlené vozidlo na doručovanie posádok na vesmírnu stanicu. Spoločnosť už teraz bojuje o zákazky NASA. Dizajn Dream Chaser sa zbavil hlavných nedostatkov charakteristických pre staré raketoplány. Po prvé, teraz majú v úmysle prepravovať náklad a posádky oddelene. A po druhé, teraz bude loď namontovaná nie na boku, ale na vrchu nosnej rakety Atlas V. Zároveň zostanú zachované všetky výhody raketoplánov.
Suborbitálne lety aparatúry sú naplánované na rok 2015 a na obežnú dráhu bude vynesená o dva roky neskôr.
Ako je to vo vnútri?
Na tomto zariadení môže ísť do vesmíru naraz sedem ľudí. Loď štartuje na vrchole rakety.
Na danom mieste sa oddelí od nosiča a potom sa môže ukotviť k dokovaciemu portu vesmírnej stanice.
Dream Chaser ešte nikdy neletel do vesmíru, ale už je pripravený, aspoň na dráhy. Okrem toho bola zhodená z vrtuľníkov, čím sa testovali aerodynamické schopnosti lode.
New Shepard – tajná loď Amazonky
- Typ: obývateľná kapsula Tvorca: Blue Origin / Jeff Bezos
- Dátum spustenia: neznámy
- Šance na úspech: dobré
Jeff Bezos, 49-ročný zakladateľ Amazon.com a miliardár s víziou do budúcnosti, vykonáva tajné plány na prieskum vesmíru už viac ako desať rokov. Bezos zo svojej čistej hodnoty 25 miliárd dolárov už investoval mnoho miliónov do odvážneho úsilia, ktoré dostalo názov Blue Origin. Jeho plavidlo odštartuje z experimentálnej štartovacej rampy postavenej (samozrejme so súhlasom FAA) v odľahlom kúte západného Texasu.
V roku 2011 spoločnosť zverejnila zábery ukazujúce kužeľovitý raketový systém New Shepard, ktorý sa pripravuje na testovanie. Vzlietne kolmo do výšky jeden a pol sto metrov, chvíľu tam visí a potom pomocou tryskového prúdu plynule padá na zem. Podľa projektu sa v budúcnosti bude môcť nosná raketa po vyhodení kapsuly do suborbitálnej výšky samostatne vrátiť na kozmodróm pomocou vlastného motora. Toto je oveľa ekonomickejšia schéma ako chytanie použitého štádia v oceáne po splashdown.
Po tom, čo internetový podnikateľ Jeff Bezos v roku 2000 založil svoju vesmírnu spoločnosť, jej samotnú existenciu tri roky tajil. Spoločnosť spúšťa svoje experimentálne vozidlá (ako kapsula na obrázku) zo súkromného kozmodrómu v západnom Texase.
Systém sa skladá z dvoch častí.
Kapsula pre posádku, v ktorej sa udržiava normálny atmosférický tlak, sa oddelí od nosiča a letí do výšky 100 km. Udržiavací motor umožňuje rakete vertikálne pristátie v blízkosti štartovacej rampy. Samotná kapsula sa potom vráti na zem pomocou padáka.
Nosná raketa zdvihne prístroj zo štartovacej rampy.
SpaceShipTwo - Priekopník v cestovnom ruchu
- Typ: kozmická loď vypúšťaná vzduchom z nosného lietadla Vytvoril: Virgin Galactic /
- Richard Branson
- Dátum spustenia: naplánovaný na rok 2014
- Účel: suborbitálne lety
- Šance na úspech: veľmi dobré
Prvé z vozidiel SpaceShipTwo počas skúšobného kĺzavého letu. V budúcnosti budú postavené ďalšie štyri rovnaké zariadenia, ktoré začnú voziť turistov. Na let sa prihlásilo už 600 ľudí vrátane celebrít ako Justin Bieber, Ashton Kutcher a Leonardo DiCaprio.
Toto plavidlo, ktoré postavil známy dizajnér Burt Rutan v spolupráci s magnátom Richardom Bransonom, vlastníkom Virgin Group, položilo základ pre budúcnosť vesmírneho turizmu. Prečo nevaliť všetkých do vesmíru? Nová verzia tohto zariadenia bude schopná ubytovať šesť turistov a dvoch pilotov. Cesta do vesmíru bude pozostávať z dvoch častí. Po prvé, veža lietadla WhiteKnightTwo (jej dĺžka je 18 m a rozpätie krídel je 42) vynesie aparatúru SpaceShipTwo do výšky 15 km.
Potom sa raketa oddelí od nosného lietadla, naštartuje vlastné motory a vystrelí do vesmíru. Vo výške 108 km budú mať pasažieri vynikajúci výhľad na zakrivenie zemského povrchu a pokojnú žiaru zemskej atmosféry – a to všetko na pozadí čiernych kozmických hlbín. Lístok v hodnote štvrť milióna dolárov umožní cestujúcim užiť si stav beztiaže, no len na štyri minúty.
Inšpirácia Mars - Bozk nad červenou planétou
- Typ: medziplanetárna doprava Autor: Inspiration Mars Foundation / Dennis Tito
- Dátum spustenia: 2018
- Cieľ: let na Mars
- Šance na úspech: pochybné
Medové týždne (dlhé jeden a pol roka) na medziplanetárnej expedícii? Fond Inspiration Mars, ktorý vedie bývalý inžinier NASA, investičný špecialista a prvý vesmírny turista Dennis Tito, chce túto možnosť ponúknuť vybranému páru. Titova skupina očakáva, že využije zarovnanie planét, ku ktorému dôjde v roku 2018 (stane sa tak raz za 15 rokov). „Paráda“ umožní let zo Zeme na Mars a návrat po voľnej návratovej trajektórii, teda bez spaľovania ďalšieho paliva. Budúci rok začne Inspiration Mars prijímať prihlášky na 501-dňovú expedíciu.
Loď bude musieť letieť vo vzdialenosti 150 km od povrchu Marsu. Na účasť na lete sa predpokladá, že si vyberie manželský pár - prípadne novomanželov (dôležitá je otázka psychologickej kompatibility). "Inspiration Mars Foundation odhaduje, že bude musieť získať 1 až 2 miliardy dolárov. Kladieme základy pre veci, ktoré sa predtým zdali jednoducho nemysliteľné, ako napríklad ísť na iné planéty," hovorí Marco Cáceres, vedúci vesmírneho výskumu v Teal Group.
- Typ: vesmírne lietadlo schopné vzlietnuť samo o sebe Tvorca: XCOR Aerospace
- Plánovaný dátum spustenia: 2014
- Účel: suborbitálne lety
- Šance na úspech: celkom dobré
Kalifornská spoločnosť XCOR Aerospace (so sídlom v Mojave) verí, že má kľúč k najlacnejším suborbitálnym letom. Spoločnosť už predáva lístky na svoj 9-metrový Lynx, ktorý má kapacitu len pre dvoch cestujúcich. Vstupenky stoja 95 000 dolárov.
Na rozdiel od iných vesmírnych lietadiel a kapsúl pre cestujúcich nepotrebuje Lynx na cestu do vesmíru posilňovač. Spustením prúdových motorov špeciálne navrhnutých pre tento projekt (budú spaľovať petrolej s tekutým kyslíkom) Lynx vzlietne z dráhy vo vodorovnom smere, ako to robí bežné lietadlo, a až po zrýchlení sa strmo vznesie po svojej vesmírnej trajektórii. . Prvý testovací let zariadenia sa môže uskutočniť v najbližších mesiacoch.
Vzlet: Vesmírne lietadlo zrýchľuje pozdĺž dráhy.
Stúpanie: Po dosiahnutí Mach 2,9 stúpa strmo.
Cieľ: Približne 3 minúty po štarte sa vypnú motory. Lietadlo pri prelete suborbitálnym priestorom sleduje parabolickú trajektóriu.
Návrat do hustých vrstiev atmosféry a pristátie.
Zariadenie sa postupne spomaľuje a reže kruhy v klesajúcej špirále.
Orion - kapsula pre cestujúcich pre veľkú spoločnosť
- Typ: kozmická loď s ľudskou posádkou na medzihviezdne cestovanie
- Autor: NASA / Kongres USA
- Dátum spustenia: 2021-2025
NASA už súkromným spoločnostiam bez ľútosti povolila lety na obežnú dráhu blízko Zeme, no agentúra sa ešte nevzdala svojich nárokov na hlboký vesmír. Na planéty a asteroidy možno poletí viacúčelový obývateľný prístroj Orion. Bude pozostávať z kapsuly ukotvenej modulom, ktorý bude obsahovať elektráreň so zásobou paliva, ako aj obytný priestor. Prvý testovací let kapsuly sa uskutoční v roku 2014. Do vesmíru ju vynesie 70 metrov dlhá nosná raketa Delta, kapsula sa potom musí vrátiť do atmosféry a pristáť vo vodách Tichého oceánu.
Pre diaľkové expedície, na ktoré sa Orion pripravuje, sa zrejme postaví aj nová raketa. Zariadenia NASA v Huntsville v Alabame už pracujú na novej 98-metrovej rakete Space Launch System. Toto superťažké vozidlo by malo byť pripravené v čase (a ak) astronauti NASA budú letieť na Mesiac, na nejaký asteroid alebo ešte ďalej. "Čoraz častejšie uvažujeme o Marse," hovorí Dan Dumbacher, riaditeľ divízie prieskumných systémov NASA, "ako o našom hlavnom cieli." Je pravda, že niektorí kritici tvrdia, že takéto tvrdenia sú trochu prehnané. Projektovaný systém je taký obrovský, že ho NASA bude môcť použiť maximálne raz za dva roky, keďže jeden štart bude stáť 6 miliárd dolárov.
Kedy človek vkročí na asteroid?
V roku 2025 plánuje NASA vyslať astronautov v kozmickej lodi Orion k jednému z asteroidov nachádzajúcich sa v blízkosti Zeme – 1999AO10. Cesta by mala trvať päť mesiacov.
Štart: Orion so štvorčlennou posádkou odštartuje z Cape Canaveral na Floride.
Let: Po piatich dňoch letu Orion pomocou gravitačnej sily Mesiaca otočí okolo neho a zamieri k 1999AO10.
Stretnutie: astronauti priletia k asteroidu dva mesiace po štarte. Na jeho povrchu strávia dva týždne, no o skutočnom pristátí sa nehovorí, keďže tento vesmírny kameň má príliš malú gravitáciu. Členovia posádky by radšej jednoducho pripojili svoju loď k povrchu asteroidu a zbierali vzorky minerálov.
Návrat: Keďže sa asteroid 1999AO10 celý ten čas postupne približoval k Zemi, spiatočná cesta bude o niečo kratšia. Keď sa kapsula dostane na obežnú dráhu Zeme, oddelí sa od lode a strieka do oceánu.
Moderné raketové motory sa dobre vyrovnávajú s úlohou vyniesť zariadenia na obežnú dráhu, ale sú úplne nevhodné na dlhodobé vesmírne lety. Vedci preto už viac ako desaťročie pracujú na vytvorení alternatívnych vesmírnych motorov, ktoré by dokázali zrýchliť lode na rekordnú rýchlosť. Pozrime sa na sedem hlavných myšlienok z tejto oblasti.
EmDrive
Aby ste sa mohli pohybovať, musíte sa od niečoho odraziť - toto pravidlo sa považuje za jeden z neotrasiteľných pilierov fyziky a astronautiky. Čo presne odraziť - zo zeme, vody, vzduchu alebo prúdu plynu, ako v prípade raketových motorov - nie je až také dôležité.
Známy myšlienkový experiment: predstavte si, že by sa kozmonaut vydal do vesmíru, no kábel spájajúci ho s loďou sa zrazu pretrhol a muž začal pomaly odlietať. Jediné, čo má, je skrinka na náradie. Aké sú jeho činy? Správna odpoveď: potrebuje odhodiť náradie z lode. Podľa zákona zachovania hybnosti bude človek odhodený od nástroja presne takou silou, akou je nástroj od človeka, takže sa bude postupne pohybovať smerom k lodi. Ide o prúdový pohon – jediný možný spôsob pohybu v prázdnom priestore. Pravda, EmDrive, ako ukazujú experimenty, má isté šance toto neotrasiteľné tvrdenie vyvrátiť.
Tvorcom tohto motora je britský inžinier Roger Schaer, ktorý v roku 2001 založil vlastnú spoločnosť Satellite Propulsion Research. Dizajn EmDrive je veľmi extravagantný a má tvar kovového vedra, utesneného na oboch koncoch. Vo vnútri tohto vedra je magnetrón, ktorý vysiela elektromagnetické vlny – rovnaké ako v klasickej mikrovlnke. A ukazuje sa, že to stačí na vytvorenie veľmi malého, ale dosť viditeľného ťahu.
Sám autor vysvetľuje činnosť svojho motora cez rozdiel tlakov elektromagnetického žiarenia na rôznych koncoch "vedra" - na užšom konci je menej ako na širokom. To vytvára ťah smerujúci k úzkemu koncu. Možnosť takejto prevádzky motora bola spochybnená viac ako raz, ale vo všetkých experimentoch Shaerova inštalácia ukazuje prítomnosť ťahu v zamýšľanom smere.
Medzi experimentátormi, ktorí testovali „vedro“ Schaer, sú organizácie ako NASA, Technická univerzita v Drážďanoch a Čínska akadémia vied. Vynález bol testovaný v rôznych podmienkach, vrátane vo vákuu, kde vykazoval ťah 20 mikronewtonov.
To je v porovnaní s chemickými prúdovými motormi veľmi malé. Ale vzhľadom na to, že Shaerov motor môže pracovať ľubovoľne dlho, pretože nepotrebuje zásobu paliva (magnetrón môžu poskytnúť solárne batérie), je potenciálne schopný zrýchliť kozmickú loď na obrovské rýchlosti, merané ako percento rýchlosti. svetla.
Na úplné preukázanie účinnosti motora je potrebné vykonať oveľa viac meraní a zbaviť sa vedľajších efektov, ktoré môžu generovať napríklad vonkajšie magnetické polia. Alternatívne možné vysvetlenia pre anomálny ťah motora Shaer, ktorý vo všeobecnosti porušuje zaužívané fyzikálne zákony, sa však už predkladajú.
Predkladajú sa napríklad verzie, že motor môže vytvárať ťah vďaka interakcii s fyzikálnym vákuom, ktoré má na kvantovej úrovni nenulovú energiu a je naplnené virtuálnymi elementárnymi časticami, ktoré sa neustále rodia a miznú. Kto sa nakoniec ukáže ako správny – autori tejto teórie, samotný Shaer či iní skeptici, sa dozvieme v blízkej budúcnosti.
solárna plachta
Ako bolo uvedené vyššie, elektromagnetické žiarenie vyvíja tlak. To znamená, že teoreticky sa dá premeniť na pohyb – napríklad pomocou plachty. Tak ako lode minulých vekov chytali vietor do plachiet, kozmická loď budúcnosti zachytila do plachiet slnko alebo akékoľvek iné svetlo hviezd.
Problémom však je, že tlak svetla je extrémne nízky a s rastúcou vzdialenosťou od zdroja klesá. Preto, aby bola takáto plachta účinná, musí mať veľmi nízku hmotnosť a veľmi veľkú plochu. A to zvyšuje riziko zničenia celej konštrukcie, keď sa stretne s asteroidom alebo iným objektom.
Pokusy postaviť a vypustiť solárne plachty do vesmíru už prebehli – v roku 1993 Rusko testovalo solárnu plachtu na kozmickej lodi Progress a v roku 2010 ju úspešne otestovalo Japonsko na ceste k Venuši. Ale zatiaľ žiadna loď nepoužila plachtu ako hlavný zdroj zrýchlenia. O niečo perspektívnejší je v tomto smere ďalší projekt – elektrická plachta.
elektrická plachta
Slnko vyžaruje nielen fotóny, ale aj elektricky nabité častice hmoty: elektróny, protóny a ióny. Všetky tvoria takzvaný slnečný vietor, ktorý každú sekundu odnesie z povrchu hviezdy asi jeden milión ton hmoty.
Slnečný vietor siaha miliardy kilometrov a je zodpovedný za niektoré prírodné javy na našej planéte: geomagnetické búrky a polárnu žiaru. Zem je chránená pred slnečným vetrom vlastným magnetickým poľom.
Slnečný vietor je rovnako ako vzdušný celkom vhodný na cestovanie, len ho treba prinútiť fúkať do plachiet. Projekt elektrickej plachty, ktorú v roku 2006 vytvoril fínsky vedec Pekka Janhunen, má navonok s tou slnečnou len málo spoločného. Tento motor pozostáva z niekoľkých dlhých tenkých káblov, podobných lúčom kolesa bez ráfika.
Vďaka elektrónovému dela emitujúcemu proti smeru jazdy tieto káble získavajú kladne nabitý potenciál. Keďže hmotnosť elektrónu je približne 1800-krát menšia ako hmotnosť protónu, ťah vytvorený elektrónmi nebude hrať zásadnú úlohu. Pre takúto plachtu nie sú dôležité ani elektróny slnečného vetra. Ale kladne nabité častice - protóny a alfa žiarenie - budú odpudzované od káblov, čím sa vytvorí prúdový ťah.
Hoci tento ťah bude asi 200-krát menší ako ťah slnečnej plachty, zaujala Európska vesmírna agentúra. Faktom je, že elektrickú plachtu je oveľa jednoduchšie navrhnúť, vyrobiť, nasadiť a prevádzkovať vo vesmíre. Plachta navyše umožňuje pomocou gravitácie cestovať aj k zdroju hviezdneho vetra, a nie len preč od neho. A keďže plocha takejto plachty je oveľa menšia ako plocha slnka, je oveľa menej zraniteľná voči asteroidom a vesmírnemu odpadu. Možno sa v najbližších rokoch dočkáme prvých experimentálnych lodí na elektrickej plachte.
iónový motor
Tok nabitých častíc hmoty, teda iónov, vyžarujú nielen hviezdy. Ionizovaný plyn môže byť vytvorený aj umelo. Normálne sú častice plynu elektricky neutrálne, ale keď jeho atómy alebo molekuly stratia elektróny, premenia sa na ióny. Vo svojej celkovej hmotnosti takýto plyn ešte nemá elektrický náboj, ale jeho jednotlivé častice sa nabijú, čo znamená, že sa môžu pohybovať v magnetickom poli.
V iónovom tryskáči je inertný plyn (zvyčajne sa používa xenón) ionizovaný prúdom vysokoenergetických elektrónov. Vyraďujú elektróny z atómov a získavajú kladný náboj. Ďalej sa výsledné ióny urýchľujú v elektrostatickom poli na rýchlosti rádovo 200 km/s, čo je 50-krát viac ako rýchlosť výstupu plynu z chemických prúdových motorov. Moderné iónové trysky však majú veľmi malý ťah - asi 50-100 millinewtonov. Takýto motor by sa nevedel ani pohnúť zo stola. Ale má vážne plus.
Vysoký špecifický impulz môže výrazne znížiť spotrebu paliva v motore. Na ionizáciu plynu sa využíva energia získaná zo solárnych panelov, takže iónový motor je schopný pracovať veľmi dlho – až tri roky bez prerušenia. Na také obdobie bude mať čas zrýchliť kozmickú loď na rýchlosť, o akej sa chemickým motorom ani nesnívalo.
Iónové trysky brázdili slnečnú sústavu viac ako raz v rámci rôznych misií, zvyčajne však ako pomocné, nie primárne. Dnes sa ako o možnej alternatíve k iónovým motorom čoraz častejšie hovorí o plazmových motoroch.
Plazmový motor
Ak je stupeň ionizácie atómov vysoký (asi 99%), potom sa takýto súhrnný stav hmoty nazýva plazma. Stav plazmy sa dá dosiahnuť len pri vysokých teplotách, preto sa v plazmových motoroch ionizovaný plyn zahrieva na niekoľko miliónov stupňov. Ohrev sa realizuje pomocou externého zdroja energie – solárnych panelov alebo reálnejšie malého jadrového reaktora.
Horúca plazma je potom vyvrhnutá cez trysku rakety, čím sa vytvorí ťah desaťkrát väčší ako v iónovom tryskáči. Jedným z príkladov plazmového motora je projekt VASIMR, ktorý sa vyvíjal od 70. rokov minulého storočia. Na rozdiel od iónových trysiek, plazmové trysky ešte neboli testované vo vesmíre, no vkladajú sa do nich veľké nádeje. Práve plazmový motor VASIMR je jedným z hlavných kandidátov na pilotované lety na Mars.
Fusion motor
Ľudia sa snažia skrotiť energiu termonukleárnej fúzie už od polovice 20. storočia, no doteraz sa im to nepodarilo. Napriek tomu je riadená termonukleárna fúzia stále veľmi atraktívna, pretože je zdrojom obrovskej energie získavanej z veľmi lacného paliva – izotopov hélia a vodíka.
V súčasnosti existuje niekoľko projektov na návrh prúdového motora poháňaného termonukleárnou fúziou. Za najsľubnejší z nich sa považuje model založený na reaktore s magnetickou plazmou. Termonukleárny reaktor v takomto motore by bola beztlaková valcová komora s dĺžkou 100 – 300 metrov a priemerom 1 – 3 metre. Do komory je potrebné privádzať palivo vo forme vysokoteplotnej plazmy, ktorá pri dostatočnom tlaku vstupuje do jadrovej fúznej reakcie. Cievky magnetického systému umiestnené okolo komory by mali zabrániť kontaktu tejto plazmy so zariadením.
Termonukleárna reakčná zóna je umiestnená pozdĺž osi takéhoto valca. Pomocou magnetických polí prúdi tryskou reaktora extrémne horúca plazma, ktorá vytvára obrovský ťah, mnohonásobne väčší ako u chemických motorov.
Antihmotový motor
Všetka hmota okolo nás sa skladá z fermiónov - elementárnych častíc s polovičným celočíselným spinom. Sú to napríklad kvarky, ktoré tvoria protóny a neutróny v atómových jadrách, ale aj elektróny. Každý fermión má svoju vlastnú antičasticu. Pre elektrón je to pozitrón, pre kvark je to antikvark.
Antičastice majú rovnakú hmotnosť a rovnakú rotáciu ako ich zvyčajní „súdruhovia“, líšia sa znamienkom všetkých ostatných kvantových parametrov. Teoreticky sú antičastice schopné tvoriť antihmotu, ale doteraz nebola antihmota nikde vo vesmíre zaregistrovaná. Pre fundamentálnu vedu je veľkou otázkou, prečo tam nie je.
Ale v laboratóriu môžete získať určité množstvo antihmoty. Nedávno sa napríklad uskutočnil experiment porovnávajúci vlastnosti protónov a antiprotónov, ktoré boli uložené v magnetickej pasci.
Keď sa antihmota a bežná hmota stretnú, nastáva proces vzájomného anihilácie sprevádzaný návalom kolosálnej energie. Ak si teda zoberieme kilogram hmoty a antihmoty, tak množstvo energie uvoľnenej počas ich stretnutia bude porovnateľné s výbuchom cárskej bomby, najsilnejšej vodíkovej bomby v histórii ľudstva.
Okrem toho sa značná časť energie uvoľní vo forme fotónov elektromagnetického žiarenia. V súlade s tým existuje túžba využiť túto energiu na cestovanie vesmírom vytvorením fotónového motora podobného slnečnej plachte, len v tomto prípade bude svetlo generované vnútorným zdrojom.
No na efektívne využitie žiarenia v prúdovom motore je potrebné vyriešiť problém vytvorenia „zrkadla“, ktoré by tieto fotóny dokázalo odrážať. Koniec koncov, loď sa musí nejako odraziť, aby vytvorila ťah.
Žiaden moderný materiál jednoducho nedokáže odolať žiareniu vznikajúcemu v prípade takejto explózie a okamžite sa vyparí. Bratia Strugackí vo svojich sci-fi románoch tento problém vyriešili vytvorením „absolútneho reflektora“. V skutočnom živote sa nikdy nič podobné nerobilo. Táto úloha, ako aj problematika tvorby veľkého množstva antihmoty a jej dlhodobého skladovania, je záležitosťou fyziky budúcnosti.
