Проблемы освоения космического пространства

Оценки параметров СЖО, частоты смены экипажей и полетов транспортных кораблей, оптимизирующих надежность космических миссий, указывают на необходимость более высокого уровня замкнутости даже для ближайших космических станций.

КС-стратегия и международная космическая станция Международная космическая станция (МКС), помимо выполнения запланированных научных задач, может использоваться как полигон для испытания узлов «Космического странника». В частности, будет очень важна доводка и обкатка электрических двигателей и солнечных батарей, которые могут быть использованы для коррекции орбиты станции и даже для перевода ее на другую орбиту. В блоке «Биомодуль» МКС может испытываться другая важная компонента КС — СЖО повышенного уровня замкнутости. При этом использование интенсивной культуры высших растений внесет разнообразие в рацион космонавтов. После отработки технологий культивирования можно будет провести эксперименты на замыкание, практически моделирующие полет КС. Развитие мировой космонавтики не стоит на месте, специалисты в этой сфере работают над усовершенствованием космических аппаратов. На сегодняшний день одним из наиболее перспективных направлений развития космической техники является проектирование, создание и эксплуатация сверхмалых космических аппаратов (СМКА) [1].

Сверхмалые космические аппараты в основном сохраняют архитектуру стандартных спутников, но строятся на других технологиях, позволяющих существенно снизить массу, сократить сроки и стоимость разработки, увеличить полезную нагрузку. Они представляют собой космическую платформу, в состав которой входит базовый модуль и одна или несколько полезных нагрузок.

Платформа представляет собой комплекс систем, связанных конструкцией в отдельное изделие и использующих унифицированный комплект служебных систем, строящихся на основе единого базового модуля: система ориентации и стабилизации спутника; система управления аппаратурным комплексом; система телеметрического контроля; система энергообеспечения; система терморегулирования; двигательная установка; бортовая кабельная сеть; антенно-фидерные устройства; поворотные механизмы и элементы зачековки; корпус и его элементы .

Следует обратить внимание, что уменьшение массы и габаритов космических аппаратов вызвало ряд проблем. Например, к таким проблемам можно отнести систему ориентации и стабилизации, двигательную установку [3]. Эти две проблемы можно решить одним изобретением — солнечным парусом (рис. 1,2). Использование парусной системы позволяет упростить служебные системы, уменьшить их массу по отношению к полезной нагрузке, повысить надежность и снизить стоимость.

Космические аппараты, имеющие солнечные парус, движутся за счет импульса, передаваемого фотонами, излученными Солнцем и ударяющимися о парус. Существует несколько вариантов изготовления солнечного паруса. Для запускаемых с Земли солнечно парусных судов, рассчитанных на малые расстояния, одним из вариантов является полотно, состоящее из трех материалов. Сначала металлический передний слой с высокой отражательной способностью, за ним — мягкий жаропрочный пластик, а затем — материал с высокой излучательной способностью, такой как хром. Функция переднего слоя — обеспечить как можно большую отражательную способность паруса, до 90% падающего света. Задача внутреннего слоя — повысить эластичность паруса во время раскрытия.

Поглощенная парусом солнечная энергия будет излучаться задним эмиссионным слоем. На сегодняшний день некоторые изготовленные по такой технологии солнечные паруса имеют поверхностную плотность менее 10 граммов на квадратный метр и могут работать только в пределах расстояний от Солнца, не превышающих 0.1 астрономической единицы. Толщина солнечного паруса обычно составляет примерно несколько микрон. Прочность солнечного паруса может быть увеличена за счет включения в парус металлических ребер. Такая конструкция может уменьшить повреждения от столкновений с микрометеорами.

Некоторые исследователи рассмотрели возможность использования пластика, быстро разрушающегося под действием ультрафиолетового излучения Солнца. В таком парусе слои будут состоять из пластика, обладающего большой отражательной и излучательной способностью, а также чувствительному к ультрафиолетовому излучению Солнца. Подобная конструкция может значительно уменьшить поверхностную плотность паруса. Для получения максимальной выгоды от использования солнечных парусов необходима инфраструктура их производства непосредственно в космосе. Используя вакуумное напыление, можно изготовлять в космосе большие металлические листы толщиной 20−30 нанометров. При этом возможно получить поверхностную плотность паруса до 0.05 грамма на квадратный метр. Некоторые гипертонкие металлические паруса могут (теоретически) приблизиться к Солнцу на расстояние до 0.05 А. Е от его центра. В будущем нанотехнология может позволить создавать перфорированные или ячеистые солнечные паруса. Если перфорации в парусе будут существенно меньше длины волны падающего на него света, малая масса и высокая отражательная способность могут, дополнив друг друга, значительно повысить производительность солнечных парусов.

Использование пассивной системы ориентации силами светового давления в значительной степени определяет облик СМКА и сферу его возможных применений. Взаимодействие со световым потоком осуществляет солнечный парус, включающий неподвижную (стабилизатор) и подвижную (рули) части. Кроме паруса, в состав системы входит гидравлический демпфер нутационных колебаний. Гидравлический демпфер — устройство для гашения, рабочим телом которого является жидкость. Естественный режим ориентации СМКА — ориентация продольной осью на Солнце. Остальные две оси могут или оставаться неподвижными в орбитальной гелиоцентрической системе координат (постоянная солнечно-звездная ориентация), или медленно (до нескольких оборотов в сутки) вращаться вокруг направления на Солнце (постоянная солнечная ориентация).

Оба режима в одинаковой степени блашприятны для поддержания постоянного теплового режима на борту и для системы электропитания. Сохранение солнечной ориентации обеспечивается одним стабилизатором, без помощи рулей. Задать закрутку КА с необходимой угловой скоростью можно, изменяя геометрию паруса путем отклонения рулей. Последние используются также на участке начального ускорения, то есть гашения угловых скоростей, полученных аппаратом при отделении от разгонного блока.

Рис. 3 Внешний вид Солнечного паруса Специфика ориентации и стабилизации КА позволяет использовать ее наиболее эффективно в областях космического пространства, где гравитационные воздействия на ориентацию КА со стороны Земли и других небесных тел существенно ниже влияния давления солнечного света. В околоземном космическом пространстве такие условия надежно выполняются на расстоянии от Земли больше 5 ее радиусов. Также при определенных расчетах возможно, чтобы аппарат оставался на одном месте. Для этого должно выполняться равенство силы солнечного давления с гравитационной силой Солнца.

СМКА не имеет гермоотсека. Постоянная ориентация КА на Солнце упрощает решение проблемы её энергообеспечения и стабилизации теплового режима. Тепловой режим служебной и научной аппаратуры формируется за счет радиационного теплообмена, а также теплопроводности элементов конструкции, включая использование тепловых труб. Основный источником электропитания КА является солнечная батарея, панели которой расположены на обращенной к Солнцу поверхности аппарата.

Для СМКА разработаны микропроцессорные модули, которые позволяют удовлетворить потребности научных и служебных приборов как в производительности при сборе и обработке информации, так и в части надежности, обеспечиваемой холодным и горячим резервированием. Использование унифицированного вычислительного комплекса упрощает проблему интерфейсов, передачи и обмена данньгми с автономным электропитанием научных приборов, создается возможность децентрализации управления научными экспериментами. Объем энергонезависимой памяти позволяет хранить информацию, полученную в процессе проведения экспериментов, в интервалах между сеансами связи и зависит от состава научных приборов, организации эксперимента и условий передачи данных на Землю.

При помощи солнечного паруса возможны не только стабилизация и ориентация в космическом пространстве, но и перемещение в нём. Такая система перемещения актуальна для малых космических аппаратов. Использование твердотопливных и жидкотопливных ракетных двигателей затруднителен, так как для поддержания рабочего состояния необходим запас топлива, который имеет относительно большую массу. Один из главных недостатков солнечного паруса заключается в том, что, давление солнечного света уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Данную проблему возможно устранить с помощью лазерного (ускоряемого лазерными лучами) или мазерного паруса (ускоряемого коллимированными пучками волн СВЧ-диапазона), но и в этих областях есть трудности, которые ещё не разрешены.

Заключение

Итак, теперь люди смогут увидеть, а не абстрактно представлять масштабы окружающего наш земной шар мира. Так способен ли маленький по размерам, с короткой продолжительностью жизни человек изменить хоть что-либо в мироздании?

Но мы сами знаем, что даже мельчайшие бактерии на нашей планете влияют на весь процесс жизни. Однако, те же бактерии не заняты бессмысленными войнами, экономическими проблемами, они будто бы настроенные на волну космической гармонии. Кажется, будто бы только человек выпадает из идеальной картины мира. Но преимущество человека над той же самой бактерией в том, что он может осознать свою слабость, свою незначительность.

Мы способны не бездумно воспроизводить заложенные природой в нас вещи — мы, проводя умственные операции, подвергая их критическому анализу, выбираем вектор нашей деятельности. В заключение стоит отметить, что при разработке новых инновационных технологий идеи, появившиеся десятилетия назад, можно реализовать и использовать в наше время, о чем свидетельствует вышеизложенная концепция.

Список литературы

Научная литература Александров A.A. Путь к звездам. Из истории советской космонавтики Текст.: М., Вече, 2006, 384 с.

Бакланов А. Г. Рынок и маркетинг авиакосмической продукции в условиях М.: Издательство «КДУ», 2007, 400с.

Бакланов А. Г. Анализ основных этапов развития космонавтики // Российская цивилизация: через тернии к звездам. М., 2003, С. 56−74.

Батурин Ю. Априорная история космонавтики//Космонавтика XXI века. Попытка развития до 2101 года//отв. ред. Б. Черток.

М. Изд-во: РТСофт, 2010

Бугров, В. Е. Марсианский проект С. П. Королева Текст.: Фонд содействия авиации М: Русские Витязи, 2009, 316с.

Вернадский В. И. Живое вещество. — М., 1978. — 29 с.

Лосев А. Ф. Античная философия истории // АН СССР. — М.: Наука, 1977. — 39 с.

Паскаль Б. Мысли // Человек. — М., 1991. — 283 с.

Статьи Казютинский В. В. Космическая философия К. Э. Циолковского: за и против // Земля и Вселенная. 2003. № 4. 43—54 с.

Смолкин В. «Свято место пусто не бывает»: атеистическое воспитание в Советском Союзе, 1964;1968 «Неприкосновенный запас» № 65 3/2009 г.

Монографии Малыгин Д. В. Малые КА — персональное окно в космос // III Общероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодежь. Техника. Космос.». 2−4 марта 2011.

г. Санкт-Петербург, 2011. — С. 219−220.

Малыгин Д. В. О возможности использования магнитных дисперсных наносистем в организации функционирования универсальной бортовой системы на малых космических аппаратах // Международная научно-техническая конференция «Пятые Уткинские чтения». 18−29 мая 2011. г. СанктПетербург, 2011. — С. 77−79.

Малыгин Д. В., Сбитнев М. А., Славянский А. О., Тихомиров С. А. О возможности использования магнитных дисперсных наносистем в организации функционирования системы терморегулирования на малых космических аппаратах // III Международная научно-практическая конференция «АКТО- 2010.». 10−13 августа 2010. г.

Казань, 2010. — С. 330−333.

Тамилинов Н. В. Актуальность использования систем гравитационной стабилизации на малых космических аппаратах // III Общероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодежь. Техника. Космос.». 2−4 марта 2011. г.

Санкт-Петербург, 2011. — С. 220−222.

Интернет источники Религии и секты в современной России, справочник — [электронный ресурс] - Режим доступа:

http://madhowl.ru/ ezoterika/religii-i-sekty/item/html

Русский космизм Н. Ф. Фёдорова // Проект Марсиада [электронный ресурс] - Режим доступа:

http://marsiada. ru/359/407/411/4682/ html

Ученые задумали покорить другие галактики: без секса в космосе не обойтись//Ы EWSru.com // Новости в мире // Среда, 5 октября 2011 г. [электронный ресурс] - Режим доступа:

http://www.newsru.com/world/05oct2 Australian Space Activities Act (No. 123, 1998)/

http://www.oosa.unvienna.org/SpaceLaw/national/index. html

Зарубежные источники

D avid Davies Memorial Institute of International Studies. S tudy group on the law of outer space. D raft code of rules on the exploration and uses of outer space.

C ambridge, 1962; Journal of Air Law and Commerce. 1963. — vol.

29. N 1

Gorbiel A. Outer space in international law. Lodz, 1981./

http://www.oosa.unvienna.org

Overview of the current situation regarding the preliminary draft Space Property Protocol and its examination by COPUOS. Martin J. Stanford, Alexandre de Fontmichel.// www.unidroit.org

South African Space Affairs Act (No. 84 of 1993)/

http://www.oosa.unvienna.org/SpaceLaw/national/index. html

Swedish Act on Space Activities (1982: 963)/

http://www.oosa.unvienna.org/SpaceLaw/national/index. htm

he prospective UNIDROIT Convention on international interests in mobile equipment as applied to space property. Dara A. Panahy, Raman Mittal // www.unidroit.org

Transcending the Boundaries of Earth and Space: the Preliminary Draft Unidroit Сonvention on International Interests in Mobile Equipment. Roy Goode// www.unidroit.org

Александров A.A. Путь к звездам. Из истории советской космонавтики Текст.: М., Вече, 2006, 384 с.

Казютинский В. В. Космическая философия К. Э. Циолковского: за и против // Земля и Вселенная. 2003. № 4. 43—54 с.

Малыгин Д. В. Малые КА — персональное окно в космос // III Общероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодежь. Техника. Космос.». 2−4 марта 2011.

г. Санкт-Петербург, 2011. — С. 219−220.

Малыгин Д. В., Сбитнев М. А., Славянский А. О., Тихомиров С.

А. О возможности использования магнитных дисперсных наносистем в организации функционирования системы терморегулирования на малых космических аппаратах // III Международная научно-практическая конференция «АКТО- 2010.». 10−13 августа 2010. г. Казань, 2010. — С.

330−333.

Тамилинов Н. В. Актуальность использования систем гравитационной стабилизации на малых космических аппаратах // III Общероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодежь. Техника.

Космос.". 2−4 марта 2011. г. Санкт-Петербург, 2011. — С.

220−222.

Русский космизм Н. Ф. Фёдорова // Проект Марсиада [электронный ресурс] - Режим доступа:

http://marsiada. ru/359/407/411/4682/ html

Новости в мире // Среда, 5 октября 2011 г. [электронный ресурс] - Режим доступа:

http://www.newsru.com/world/05oct2 Australian Space Activities Act (No. 123, 1998)/

http://www.oosa.unvienna.org/SpaceLaw/national/index. html

Gorbiel A. Outer space in international law. Lodz, 1981./

http://www.oosa.unvienna.org

Overview of the current situation regarding the preliminary draft Space Property Protocol and its examination by COPUOS. Martin J. Stanford, Alexandre de Fontmichel.// www.unidroit.org

Бугров, В. Е. Марсианский проект С. П. Королева Текст.: Фонд содействия авиации М: Русские Витязи, 2009, 316с.

Transcending the Boundaries of Earth and Space: the Preliminary Draft Unidroit Сonvention on International Interests in Mobile Equipment. Roy Goode// www.unidroit.org

Малыгин Д. В. Малые КА — персональное окно в космос // III Общероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодежь. Техника. Космос.». 2−4 марта 2011.

г. Санкт-Петербург, 2011. — С. 219−220.

Малыгин Д. В., Сбитнев М. А., Славянский А. О., Тихомиров С.

А. О возможности использования магнитных дисперсных наносистем в организации функционирования системы терморегулирования на малых космических аппаратах // III Международная научно-практическая конференция «АКТО- 2010.». 10−13 августа 2010. г. Казань, 2010.

— С. 330−333.

Тамилинов Н. В. Актуальность использования систем гравитационной стабилизации на малых космических аппаратах // III Общероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодежь. Техника. Космос.». 2−4 марта 2011. г. Санкт-Петербург, 2011.

— С. 220−222.

Малыгин Д. В. Малые КА — персональное окно в космос // III Общероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодежь. Техника. Космос.». 2−4 марта 2011. г.

Санкт-Петербург, 2011. — С. 219−220.

Ученые задумали покорить другие галактики: без секса в космосе не обойтись//Ы EWSru.com // Новости в мире // Среда, 5 октября 2011 г. [электронный ресурс] - Режим доступа:

http://www.newsru.com/world/05oct2 Australian Space Activities Act (No. 123, 1998)/

http://www.oosa.unvienna.org/SpaceLaw/national/index. html

Глава 15. Применение солнечного паруса для емка на базе универсальной платформы «Синергия» блочно-модульного исполнения

Глава 14. Межпланетные миссии и астрофизические исследования емка на базе универсальной платформы «Синергия»