Хоуп Ходж Сек. Несущая вахту в окололунном пространстве (Hope Hodge Seck, Keeping watch in cislunar space) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №1, 2024 г., стр. 10 в pdf - 450 кб
"Зная, что обширное окололунное пространство от орбиты Земли до Луны вот-вот переполнится, Исследовательская лаборатория ВВС США (AFRL) в Нью-Мексико реализует проект по созданию космического аппарата для отслеживания спутников и космического мусора в окололунном пространстве, чтобы предотвратить столкновения и помочь распознать намерения других стран. Хотя количество объектов в этом регионе сегодня ограничено, НАСА прогнозирует, что в следующем десятилетии в окололунном пространстве будет больше человеческой деятельности - и, следовательно, больше мусора, чем за последние 65 лет вместе взятых. Enter Oracle, ранее называвшейся Cislunar Highway Patrol System, спутник размером с холодильник, разработанный компанией Advanced Space из Колорадо по контракту на 72 миллиона долларов с AFRL. Критический обзор конструкции запланирован на этот год [2024], чтобы Oracle мог быть готов к запуску в 2027 году на орбиту вблизи точки Лагранжа Земля-Луна 1, положения гравитационного равновесия и равновесия движения (...) Бортовому оборудованию Oracle для фотосъемки и обработки изображений потребуется преодолеть адскую проблему с отслеживанием. В окололунном пространстве гравитационные силы как Земли, так и Луны - и, в меньшей степени, Солнца и Юпитера - влияют на траектории небольших объектов, таких как спутники и детали ракет, что затрудняет прогнозирование их движения. (...) Сделав достаточное количество снимков, ученые надеются определить орбиты, скорость и расстояние для широкого спектра объектов. (...) Большое расстояние до Земли - в 10 раз дальше, чем геостационарная околоземная орбита, - создает проблему для разработки программного обеспечения. Для передачи каждое изображение должно быть сжато из десятков или сотен гигабайт в серию информационных пакетов по 10 килобайт в текстовом формате. В то время как миссии НАСА показали, что детализированные изображения могут быть отправлены на Землю из глубин Солнечной системы, Oracle будет передавать данные на коммерческие радиоприемники, а не на массив антенн NASA Deep Space Network. AFRL хочет получать изображения за минуты или часы, а не за обычные дни или недели."

Кит Баттон. Космический уборщик (Keith Button, Space janitor) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №1, 2024 г., стр. 18-23 в pdf - 1,16 Мб
"Поймать кусок космического мусора, не врезавшись в него, непросто. Вам нужен космический аппарат, который может ориентироваться на обломки с расстояния в тысячи километров, затем автономно просматривать их и незаметно приближаться к ним, поскольку вы оба вращаетесь со скоростью около 7,5 километров в секунду, хотя мусор, скорее всего, кувыркается с неизвестной скоростью. Этот космический аппарат должен выполнить "очень осторожный и точный танец, чтобы подойти по-настоящему близко", - говорит Майк Линдсей, технический директор Astroscale, токийской компании, финансируемой венчурным капиталом, планирующей, что это будет первая коммерческая миссия, которая вплотную приблизится к куску космического мусора. Инженеры Astroscale планируют продемонстрировать такой танец в начале этого года, дата которого будет определена [2024], с запуском космического аппарата, оснащенного камерой и автономной навигацией, из Новой Зеландии компанией Rocket Lab, которая специализируется на запуске небольших спутников, таких как ADRAS-J размером с холодильник, сокращенно от Active Debris Removal by Astroscale-Japan. Если они пройдут успешно, будет подготовлена площадка для запланированной последующей миссии по захвату и удалению с орбиты обломка - того же 11-метрового отработанного разгонного блока H-IIA [запуска JAXA в 2009 году], к которому стремится ADRAS-J. (...) Надежный метод удаления космического мусора - захват объекта и толкание его вниз, чтобы он упал обратно в атмосферу и сгорел - снизил бы риск столкновения для быстро растущего числа активных спутников (...) ADRAS-J должен избегать столкновения со ступенью JAXA и внесения большего количества обломков от общего количества мусора. (...) "При нашем подходе безопасность является приоритетом № 1", - говорит Линдси из Astroscale, которая базируется в Токио. Чтобы избежать столкновения со ступенью ракеты JAXA, ADRAS-J должен оставаться на "пассивно безопасной орбите", которая не пересечет орбиту ступени, если Astroscale потеряет контроль над спутником или связь со спутником и больше не сможет контролировать траекторию. Инженеры выполнили тысячи компьютерных симуляций каждой траектории или возмущения, которые они могли придумать для каждого этапа миссии, "чтобы убедиться, что если маневр пройдет не совсем так, как планировалось, или возникнет аномалия, маневр выведет нас на траекторию, которая не будет проблемой". - Говорит Линдси. (...) Удаление самых крупных фрагментов с орбиты принесло бы наибольшую пользу, поскольку это уменьшило бы вероятность столкновений с другими крупными объектами, которые могли бы разлететься на сотни тысяч фрагментов. Такое удаление также помогло бы избежать опасного синдрома Кесслера, предсказанной каскадной серии столкновений, которые сейчас находятся в зачаточном состоянии и которые в ближайшие десятилетия могут создать такое облако фрагментов, что определенные высоты орбит станут непригодными для жизни спутников. (...) Для миссии ADRAS-J, финансируемой JAXA, Astroscale планирует использовать результаты своей миссии 2021-2022 годов ELSA-d, сокращенно от Astroscale-демонстрация услуг по истечению срока службы. Для ELSA-d Astroscale продемонстрировала, что космический аппарат "сервисер" может многократно сближаться и состыковываться с неконтролируемым макетом спутника "клиент" с помощью магнитной стыковочной пластины, установленной на клиенте перед запуском. (...) С помощью ADRAS-J Astroscale хочет показать, что датчики и алгоритмы, обновленные с ELSA-d может отслеживать объект с большего расстояния. План состоит в том, чтобы маневрировать космическим аппаратом вокруг отработавшей ступени JAXA, чтобы ADRAS-J мог сканировать ступень со всех сторон с расстояния в несколько десятков метров с помощью визуальных и инфракрасных камер, лидаров и лазерных дальномеров. Эти снимки предназначены для того, чтобы показать инженерам, вокруг какой оси вращается ступень, насколько быстро она вращается и состояние ее поверхностей - все важные детали для планирования того, как руки робота могут улавливать обломки в ходе последующей миссии. (...) Astroscale разрабатывает космический аппарат для последующей миссии по сбору космического мусора, и JAXA выбрало компанию для исследования технологии для этой миссии, но космическое агентство еще не заключило с Astroscale контракт на проведение этой демонстрации. (...) После запуска планируется запустить двигатели, расположенные на на каждом углу прямоугольного космического аппарата, чтобы смещать его орбиту все ближе и ближе к орбите цели. Astroscale будет знать орбиту ADRAS-J со своего бортового GPS-приемника и расчетную орбиту ступени ракеты на основе обновлений местоположения из сети космического наблюдения. С расстояния "в несколько десятков километров" ADRAS-J со своими камерами увидит отраженный свет, а на расстоянии примерно в 2 километра объект будет выглядеть как яркая точка. В этот момент ADRAS-J переключит свою навигационную технику, основывая навигацию на своем положении относительно объекта, а не на местоположении GPS. Затем он будет сокращать дистанцию до тех пор, пока не окажется в нескольких десятках метров от ступени, и автономно оставаться на этом фиксированном расстоянии. (...) Как только ADRAS-J выйдет на орбиту рядом со ступенью JAXA, диспетчеры на земле дадут команду его датчикам записывать изображения и проводить измерения с фиксированных позиций по всему космическому пространству. Затем космический аппарат совершит облет на 360 градусов, медленно облетая ступень, чтобы получить данные под разными углами и в различных условиях освещения. Алгоритмы управления космическим аппаратом предназначены для выполнения маневров и внесения небольших корректировок для поддержания безопасной дистанции, говорит Линдси. (...) Если Astroscale сможет доказать, что он может захватывать космический мусор и выводить его с орбиты, есть ли рынок для этой услуги? Руководители компаний так думают. (...) Тем не менее, не все убеждены, что существует жизнеспособный коммерческий рынок, потому что на самой популярной высоте орбиты - между 400 и 600 км - не было мусора, достаточно опасного, чтобы заставить операторов спутников платить за его удаление. Но правительства могли бы заплатить за удаление или заставить владельцев убирать свои собственные своенравные спутники, чтобы избежать штрафов".

Пол Маркс. Укрощение мертвых спутников (Paul Marks, Taming dead satellites) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №1, 2024 г., стр. 24-27 в pdf - 965 кб
"От гарпунов и развертываемых сетей до захватных манипуляторов космических буксиров - нет недостатка в способах, с помощью которых, по мнению инженеров космических полетов, можно захватить мертвый спутник для последующего схода с орбиты. Но всем таким методам захвата может помешать одна изнурительная проблема: у мертвого космического корабля не хватает тяги и мощности, необходимых для управления ориентацией, и поэтому он может легко начать кувыркаться. Вращающийся космический корабль трудно захватить, и его угловой момент может сломать захваты или порвать гарпунные тросы и сети, что, в свою очередь, может привести к повреждению корабля-преследователя и образованию большего количества космического мусора. Но с появлением созвездий из сотен тысяч спутников доставки Интернета, которые в течение следующего десятилетия увеличат численность населения на низкой околоземной орбите (LEO) - Starlink, OneWeb и Amazon Kuiper - это только начало того, что становится золотой лихорадкой, - поиск способа обойти и вывести с орбиты мёртвые спутники имеет важное значение и можетстать приоритетом для отрасли. Цифры говорят сами за себя: в октябре [2023 года] исследователи из Университета Британской Колумбии установили, что по меньшей мере 1 миллион спутников LEO примерно в 300 созвездиях были зарегистрированы Международным союзом электросвязи в период с 2017 по конец 2022 года для будущего запуска - потенциальное увеличение в 115 раз по сравнению с сегодняшним орбитальным населением. (...) В настоящее время разрабатывается новое устройство, которое могло бы предотвратить падение мёртвых спутников. Ее изобретатели достаточно уверены в себе, чтобы назвать это "прорывом в области устойчивого развития космоса". Технология является результатом работы инженеров Кристен Лагадек, Сирил Турнер, Лорана Буайе и Батиста Брота из Airbus Defence and Space в Тулузе, Франция. Работая с партнерами по исследованиям во французском космическом агентстве CNES, команда Airbus изобрела легкое электромагнитное устройство, которое могло бы предложить недорогой способ демонтажа мёртвого космического аппарата. (...) Само устройство [под названием Detumbler] представляет собой непритязательную алюминиевую банку глубиной 4 сантиметра и диаметром 5 сантиметров, которая содержит алюминиевый ротор с двумя магнитами, по одному с каждой стороны. (...) его разработчики полагают, что это уменьшит вращение любого несуществующего спутника массой до 1,5 метрических тонн (1500 килограммов) (...) Во-первых, говорит Лагадек, "Эта штука должна быть дешевой и маленькой, если мы собираемся установить ее на каждый космический аппарат в массивной группировке". Во-вторых, он должен был работать без электрического питания или иного топлива, поскольку большинство спутников с истекшим сроком службы являются "пассивированными" - то есть их батареи разряжены, а все топливо выпущено, чтобы предотвратить взрывоопасные фрагменты и рискованные отклонения от траектории орбиты. (...) В частности, детумблер закреплен на спутнике таким образом, что при нормальной работе два магнита, закрепленные по обе стороны от его свободно вращающегося несущего колеса (см. диаграмму), приводят его в соответствие с локальным истинным севером магнитного поля Земли, точно так же, как компас. Но после вывода спутника из эксплуатации, если давление солнечной радиации, отказ двигателя или столкновение с обломками привели к его падению, ротор начнет вращаться, чтобы оставаться зафиксированным на истинном севере, а его магниты будут вызывать вихри в алюминиевом корпусе, неподвижной части или статоре этой электрической машины. Эти вихри создают противоположную магнитную силу, которая гасит движение. Со временем эти крошечные крутящие моменты складываются, объединяясь, чтобы остановить падение 1,5-тонного спутника примерно за 300 дней. (...) Возможно, скоро они узнают, оправдана ли их идея. Первый испытательный детумблер сейчас находится на орбите после запуска в рамках совместной миссии SpaceX Transporter-9 в ноябре [2023]. Прикрепленный к 8-модульному спутнику cubesat под названием Exo-0 (...) Детумблер ожидал запуска для испытаний с середины декабря [2023 года]. (...) он [Лагадек] добавляет, что Airbus "вероятно, будет работать над версией для более крупных космических аппаратов", которая также может быть прикреплена к существующему космическому мусору. И это открывает захватывающую возможность: падение некоторых из наиболее опасных обломков, таких как 8,2-тонный спутник наблюдения Земли Европейского космического агентства Envisat, который внезапно погиб на орбите в 2012 году. С тех пор Envisat кувыркается на высоте 770 километров, угрожая хаосом в LEO, если он столкнется с другими объектами или распадется. По словам Лагадека, для его подавления, вероятно, потребуется несколько более крупных детумблеров, а также точный способ их подключения к Envisat. Но, по его словам, избавление LEO от подобных угроз того стоило бы."

Джон Келви. НАСА сталкивается со своей марсианской дилеммой (Jon Kelvey. NASA faces its Mars conundrum) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №1, 2024 г., стр. 28-35 в pdf - 1,62 Мб
"Мои интервью с дюжиной марсианских ученых, лунных ученых и инженеров показывают, что большой объем наиболее эффективных технологий для решения вопроса о жизни на Марсе обусловлен не недостатком интеллектуального компьютерного кода или микропроцессоров (какими бы ценными они ни оказались), а физикой полного анализа образцы. Проблема размера актуальна для электронного микроскопа, который теоретически мог бы фиксировать окаменелые микробы, но размеры которого обычно измеряются в метрах. Это наиболее очевидно при использовании синхротронного излучения, формы рентгеновского излучения, которое должно генерироваться в ускорителе частиц. Если направить его на загадочный материал, такой как образец керна, просверленный Curiosity, рентгеновские лучи выявили бы беспрецедентные детали. Эта проблема размера, больше, чем любая другая, является причиной того, что НАСА до сих пор не отступило от своей цели доставить образцы домой, даже несмотря на то, что ученые продолжают обсуждать конкретные научные задачи, а агентство ищет альтернативные архитектуры миссий, которые могли бы снизить растущие затраты на возвращение образцов с Марса (MSR). Согласно прогнозам на 2020 год, стоимость миссии составит 4 миллиарда долларов, но с тех пор оценка возросла до 8-10 миллиардов долларов, согласно сентябрьскому отчету [2023] "Независимого наблюдательного совета по возвращению образцов с Марса 2", последней группы, проводившей обзор миссии. Согласно текущему плану, образцы будут доставлены домой из кратера Езеро, который похож на кратер Гейл тем, что, как полагают, когда-то был огромным озером, но сейчас пересох и может содержать кероген или другие признаки марсианской жизни. Преемник Curiosity, марсоход Perseverance, прибыл туда в 2021 году и занимается сверлением образцов и помещением материала в титановые трубки размером с сигару. (...) Это следующий этап, на котором эти трубки будут собраны и доставлены на Землю, где возможны изменения в архитектуре. Необходимое оборудование для поверхности Марса еще не построено, и наблюдательный совет предупредил, что существующие планы "не могут быть реализованы при вероятном доступном финансировании". (...) Конгресс также принял к сведению, а Комитет по ассигнованиям Сената пригрозил в формулировках проекта бюджета сократить или отменить миссию, если общие ожидаемые расходы будут ниже не был снижен до 5,3 миллиарда долларов. Существующий план миссии включает в себя десятки этапов, требующих координации между семью космическими аппаратами различных типов: (...) Никто из тех, с кем я разговаривал, не предположил, что переход к анализу образцов на поверхности Марса мог бы соответствовать качеству научных исследований, которые можно было бы провести, доставив образцы на Землю. Но один ученый сказал, что интересную науку можно было бы провести in situ [на месте], даже если это не прямая замена, и что необходимо тщательно взвесить затраты и выгоды от возврата образцов. "По цене одной миссии по возвращению образцов с Марса вы можете выполнить по крайней мере три полноценных миссии по исследованию на месте", - говорит Хорхе Ваго, научный сотрудник проекта запланированной Европейским космическим агентством миссии ExoMars, отдельного проекта, в рамках которого небольшой марсоход приземлится на Марсе в конце 2020-х годов. (...) На протяжении многих лет марсианская программа НАСА постепенно формировала контекстуальное понимание геологической истории Марса. Марсоход Sojourner в конце 1990-х и марсоходы-близнецы Spirit и Opportunity в начале 2000-х помогли установить, что когда-то на поверхности текла жидкая вода. Curiosity установил, что условия на раннем Марсе были благоприятны для эволюции жизни. (...) [Майкл] Мейер [Программа исследования Марса НАСА] рассматривает MSR как следующий логический шаг в научной стратегии НАСА по Марсу. (...) В то время как обзор архитектуры приближается к мартовскому сроку [2024], ученые MSR находятся, по крайней мере частично, в подвешенном состоянии в своем планировании. Каким бы центральным ни был поиск жизни (прошлой или настоящей) для MSR, это не единственный приоритет, детали которого необходимо уладить. В 2018 году Международная команда по целям и образцам MSR перечислила поиск жизни среди других задач, включая интерпретацию геологических процессов, которые создали Марс, с акцентом на воду; определение того, какие ресурсы существуют для поддержки будущих исследований Марса человеком; и выявление опасностей для этих исследователей. Вопрос о том, как достичь этих целей, какие вопросы задавать, с помощью каких приборов, какие образцы тестировать в каком порядке и где хранить на земле, является предметом постоянных дебатов среди ученых в рамках научной группы кампании MSR. (...) существуют противоположные и даже противоречивые требования к различным научным целям MSR. (...) Кроме того, возможность того, что образцы содержат все еще существующую марсианскую жизнь, какой бы отдаленной она ни была, создает дополнительные проблемы (...) Образцы с Марса нельзя транспортировать в обычное чистое помещение, но они должны храниться в объект уровня биоконтроля 4, тот же уровень биозащиты, который используется в лаборатории Центров США по контролю и профилактике заболеваний, изучающей вирусы оспы и Эбола. На данный момент такого объекта НАСА не существует, и это может стать проблемой. (...) Кое-какая работа все еще продолжается. Например, команда по определению измерений, еще одна группа международных марсианских ученых, работает над отчетом с подробным описанием того, какие приборы должны быть включены в установку для получения образцов (...) В этом отчете, который также должен быть опубликован в марте [2024], будет представлен список необходимых приборов и научно-технического персонала, необходимого для управления ими. (...) Несмотря на предстоящие трудности, [Скотт] Хаббард [руководитель научной программы НАСА по Марсу в начале 2000-х годов] считает, что MSR будет продвигаться вперед, так или иначе. "Я верю, что, подобно [космическому телескопу Джеймса Уэбба], НАСА найдет способ - совместно с Конгрессом - профинансировать MSR", - говорит он."

Кэт Хофакер. Топливо, стоящее за дебютом Vulcan (Cat Hofacker, The fuel behind Vulcan's debut) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №2, 2024 г., стр. 9 в pdf - 558 кб
Подпись к фотографии: "Метан становится все более привлекательным топливом для новых конструкций ракет, включая United Launch Alliance Vulcan, первая из которых стартовала из Флориды 8 января [2024 года] в полете, который доставил обреченный посадочный модуль Peregrine в космос. Что касается характеристик ракеты, "идеальная миссия", - заявил генеральный директор [chief executive officer] Тори Бруно на X. Сине-фиолетовое пламя, которое вы видите, является результатом сгорания сжиженного природного газа (СПГ), разновидности метана, с жидким кислородом в двигателях первой ступени BE-4. "Когда эти возбужденные молекулы возвращаются в свое основное состояние, они выделяют энергию, которая наблюдается в видимом спектре в виде синего света", - объясняет Тревор Эллиотт, профессор Университета Теннесси в Чаттануге. Что делает СПГ привлекательным топливом по сравнению с керосином или жидким водородом, которым заправляются ракеты NASA Space Launch System? Точно так же, как ваша газовая плита работает на природном газе чище, так и ракета, работающая на СПГ. Это топливо также обеспечивает большую тягу на единицу массы, чем керосин, и обладает более высокой плотностью энергии, чем жидкий водород. По словам Билла Андерсона, профессора Университета Пердью, это означает, что для полета на такое же расстояние требуются меньшие топливные баки."

Кэт Хофакер. Уроки космического челнока (Cat Hofacker, Lessons from the space shuttle) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №2, 2024 г., стр. 10-15 в pdf - 1,19 Мб
"Бывшему астронавту НАСА Тому Джонсу следует поблагодарить одну программу за эти скачки вперед [в космических полетах в последнее время]. "Всему, что мы знаем, как преуспеть в космосе сегодня, мы научились на космическом шаттле", - сказал он мне. Чтобы запечатлеть эти уроки, он провел последние несколько лет, беря интервью у каждого члена экипажа шаттла (...) для своей последней книги "Истории космических шаттлов". [опубликовано в 2023 году]" - Интервью с астронавтом Томом Джонсом: "[Вопрос Кэт Хофакер] Чего не хватало в публичных отчетах эпохи шаттлов, которые вы хотели предоставить в своей последней книге? [Ответ Тома Джонса] (...) чего не хватало, так это человеческого компонента в 30-летней карьере космического челнока. Многие уроки о том, как люди действуют в космосе, и какие необъяснимые проблемы возникают, и как вы справляетесь с этими трудностями, нигде не были записаны. (...) Поэтому я подумал, что мог бы внести свой вклад, изложив на бумаге по одной истории из каждой миссии шаттла. (...) Я мог бы поговорить с 135 [астронавтов космического челнока] и спросите их об их самых запоминающихся впечатлениях и о том, что они чувствовали по поводу своих космических полетов, чего они достигли и чему их научил шаттл. [Вопрос] Меня поразило, как мало астронавтов описали чувство страха или трепета. Это действительно так, или вы отодвигаете эти эмоции на задний план, чтобы сосредоточиться на миссии? [ответ] На самом деле они не говорили о страхе. Я думаю, с чем они столкнулись, так это с чувством тревоги, которое возникает, когда вы принимаете новый вызов, и вы просто не уверены, подготовились ли вы ко всем его аспектам. "Хорошо ли я справлюсь с работой? Подведу ли я своих друзей? Не опозорюсь ли я перед центром управления полетами?" Вот какие страхи у вас есть. Это не физический страх перед риском полета в космос. (...) [Вопрос] Дало ли вам написание этой книги во время реализации программы Artemis новый взгляд на место космического челнока в истории США и истории полетов человека в космос в целом? [Ответ] (...) за 30 лет "спейс шаттл" действительно предоставил стране чрезвычайно важную базу опыта с точки зрения того, как мы можем работать в космосе и решать там действительно сложные задачи. Всему, что мы знаем, как преуспеть в космосе сегодня, мы научились на "спейс шаттл". (...) Книга научила меня тому, насколько разносторонними мы на самом деле были на шаттле с точки зрения решения проблем и преодоления их, и насколько ценными были возможности шаттла, и где мы допустили ошибки с шаттлом: проиграли "Челленджеру" и "Колумбии". Эти уроки необходимо помнить поколению спустя, когда мы столкнемся с более высокими уровнями риска полетов в дальний космос, на Луну, астероиды и Марс - и если вы забудете об этом, в будущем у нас будут другие трагедии, которых можно избежать. [Вопрос] Одним из самых важных уроков Challenger и Columbia были опасности, связанные с напряженным графиком. Но многие лидеры в коммерческой сфере, такие как Илон Маск, считают, что крайние сроки не только полезны, но и необходимы для достижения этих высоких целей. Какова ваша точка зрения? [Ответ] Мой опыт показывает, что вам действительно нужно установить крайний срок, чтобы вы могли управлять программой с точки зрения технических этапов и стоимости. (...) Однако вы не можете позволить цели перевесить соображения безопасности, которые люди на законных основаниях выводят вперёд (...) В случае с шаттлом его следовало заземлить, когда мы начали терять куски изолирующей пены с внешних резервуаров, которые повреждали теплозащитные экраны. Мы должны были осознать катастрофический потенциал этого; никто этого не сделал, и поэтому они не сказали: "Остановитесь, пока мы не исправим этот недостаток конструкции". (...) В эпоху Артемиды мы должны быть в состоянии встать и сказать: "Мы должны согласиться с 18-месячной задержкой полета вокруг Луны, потому что мы должны устраните неполадки с теплозащитным экраном, системой жизнеобеспечения или чем там у вас еще есть". (...) Несмотря на то, что мы хотим вернуться на Луну раньше китайцев, нам нужно сделать это безопасным способом. И если график должен сбиться, так тому и быть. (...) [Вопрос] Еще одним большим отличием сегодня является возросшая автоматизация, поэтому у астронавтов нет таких возможностей для ручного пилотирования, как это было с космическими шаттлами. [Ответ] У меня нет никаких сомнений в том, что члены экипажа смогут выполнить требования, связанные с выполнением миссии. (...) Когда вы отправляетесь на Луну и сажаете на поверхность аппарат стоимостью в миллиард долларов, я бы проголосовал за то, чтобы в курсе был человек, даже если автопилот, вероятно, способен направить вас к спуску на поверхность Луны. (...) [Вопрос] Вы упомянули, что общественность должна признать, что с Artemis будут неудачи. Когда будут неудачи [коммерческих космических полетов] на LEO [низкой околоземной орбите], как вы думаете, коммерческий мир окажется таким же устойчивым, каким был правительственный мир? [Ответ] Я думаю, да. Возьмем коммерческие авиакомпании. Когда в секторе коммерческой авиации происходит несчастный случай со смертельным исходом, вы не прекращаете перевозить людей по всей стране. (...) основная миссия и амбиции отрасли будут сохранены. Я думаю, мы справимся с несчастными случаями со смертельным исходом, но, безусловно, любая компания знает, что она должна защищать своих клиентов и гостей, которые летят на ее космических кораблях, если они надеются на долгосрочное будущее. [Вопрос] Считаете ли вы, что это поворотный момент в истории космических полетов США? [Ответ] Я думаю, что это десятилетие является очень ключевым. Пришло время взять на себя обязательство вернуть людей на Луну и вообще отправить их в дальний космос (...) Я бы хотел, чтобы мы были лидерами в этом процессе, а не просто следовали за кем-то другим в силу того, что у нас больше нет таких амбиций".

Джонатан О'Каллаган, 'Дикий запад' космических исследований (Jonathan O'Callaghan, The 'Wild West' of space research) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №2, 2024 г., стр. 30-37 в pdf - 3,35 Мб
"Эгберт Эдельбрук хочет вырастить ребенка в космосе. Более конкретно, его компания SpaceBorn United, базирующаяся в Нидерландах, хочет обеспечить возможность зачатия человека в космосе путем первого выращивания человеческих эмбрионов вне Земли. "Долгосрочная цель состоит в том, чтобы обеспечить полный девятимесячный цикл плавающих родов в космосе", - говорит Эдельбрук, основатель и генеральный директор компании. "Но предстоит проделать много домашней работы, прежде чем мы сможем сделать что-то подобное". В настоящее время правила, касающиеся таких экспериментов, расплывчаты. Если бы исследование проводилось через НАСА на Международной космической станции, исследователям необходимо было бы следовать набору правил для обеспечения научной строгости. Но растущий парк частных космических миссий открывает новые возможности для нерегулируемых неправительственных исследований - особенно на людях - и ученые и специалисты по этике начинают обращать на это внимание. (...) Теперь группа из 25 экспертов, в которую входят ученые-юристы, коммерческий космический руководитель и [Дорит] Доновиел [академик космической медицины и доцент Центра космической медицины Медицинского колледжа Бейлора в Техасе], призывает ввести правила для подготовки к начинаниям как у SpaceBorn и других компаний. "Нам нужна этика, и нам нужны руководящие принципы", - говорит Доновиел. В противном случае "Это будет Дикий Запад". Несомненно, мир космических исследований отошел от чисто правительственных исследований. Из 12 космических полетов в 2023 году, в ходе которых в космос отправились 57 человек, только пять были осуществлены под руководством правительства или спонсировались им. Остальные были частными космическими полетами, проведенными без покровительства такого органа, как НАСА. (...) научные исследования уже проводятся в рамках частных космических полетов без надзора. (...) У компании [Axiom Space] также есть планы по строительству коммерческой космической станции Axiom Station. Другие компании также планируют свои собственные космические станции, в том числе Blue Origin Джеффа Безоса с Sierra Space и денверский стартап Voyager Space с Airbus и Northrop Grumman. (...) Это означает, что исследования снова могут проводиться без надзора, подобно тому, что уже происходит в частных орбитальных и суборбитальных миссиях. Традиционно спонсируемые правительством США астронавты, которые проводят исследования биологии человека в космосе, делают это в соответствии с "Общим правилом", федеральной политикой, которая на самом деле представляет собой набор множества правил, установленных для обеспечения того, чтобы наука была справедливой по отношению к людям и соответствовала высоким стандартам. (...) в настоящее время нет свода правил или руководящие принципы, общее правило или что-либо иное, которым должны следовать такие компании, чтобы гарантировать этичность и точность своих исследований. (...) В ответах на мои вопросы, отправленных по электронной почте, Virgin Galactic сообщила, что все исследователи, с которыми она летает, "должны быть связаны с заслуживающим доверия исследовательским институтом или правительственной организацией, чтобы гарантировать, что исследования были проверены и заслуживают доверия". Компания добавила, что "от участников космического полета не требуется проводить исследования в условиях полета". и гарантирует, что любое проводимое исследование "соответствует лучшим этическим практикам, безопасно для космических полетов и имеет наилучшие шансы на успех". (...) Группа 25 предполагает, что надежные этические стандарты возникают не только по доброй воле. В октябре [2023 года] Доновиел, Хэнлон, Лоу, Вольпе и 21 другой эксперт опубликовали статью под названием "Этически допущен к запуску? Правила необходимы для исследований человека в коммерческих космических полетах", опубликованной в журнале Science, и опубликованной на веб-сайте НАСА. (...) В статье [Василики Натали] Рахимзаде [доцент Центра медицинской этики и политики здравоохранения в Бейлоре и ведущий автор статьи] и ее коллеги говорят, что "этические рамки, основанные на исследованиях человека на земле", необходимы для обеспечения того, чтобы коммерческие исследования в космосе были социально ответственными, принимает во внимание согласие участника и максимизирует его пользу для общества. Также должно быть обеспечено научное совершенство. (...) Доновиел осведомлен о желании таких компаний, как SpaceBorn, исследовать рост эмбрионов и зачатие в космосе. "Рождение ребенка в космосе меня очень беспокоит", - написала она в последующем электронном письме. "Нормальное" эмбриональное развитие, вероятно, потребует силы тяжести. Какая сила тяжести минимально необходима, еще предстоит определить. И даже если эмбрион развивается 'нормально' в космосе, мы можем не заметить отклонений до более позднего времени. Создадим ли мы новую расу людей, которые приспособлены только к космосу и которым трудно жить на Земле?" (...) компаниям имело бы смысл активно внедрять руководящие принципы и стандарты, содержащиеся в Общем правиле, чтобы обойти любые потенциальные проблемы, которые могут возникнуть при использовании участников космических полетов для проведения исследований в космосе. (...) Другой вопрос заключается в том, будут ли исследования, проводимые в коммерческих миссиях, открыты для научного сообщества или будут храниться в тайне, будь то медицинские или другие эксперименты. (...) Тем не менее, есть потенциальные выгоды в поощрении использования надежной науки в коммерческих миссиях. (...) Даже выращивание эмбрионов в космосе может иметь свое применение. Эдельбрук отмечает, что, изучая развитие эмбрионов на орбите, возможно, удастся повысить шансы на успешное экстракорпоральное оплодотворение на земле. (...) В настоящее время практически все открыто для рассмотрения в коммерческих космических полетах. Сейчас цель группы 25 состоит в том, чтобы убедиться в наличии надлежащих процедур, будь то добровольно или более формально, для защиты как участников коммерческих космических полетов, так и научного процесса".

Кит Баттон. Ледокол (Keith Button, Ice breaker) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №3, 2024 г., стр. 16-23 в pdf - 3,26 Мб
"есть два таких места [с жидкой водой] относительно близко: Энцелад Сатурна и Европа Юпитера, в обоих из которых, как полагают, находятся подповерхностные океаны. Эти ледяные спутники находятся в пределах 1 миллиарда километров от Земли, и до них можно добраться в течение нескольких лет с помощью роботизированных посадочных аппаратов, в зависимости от маршрута. (...) Итак, в течение последнего десятилетия агентство [НАСА] финансировало предварительные исследования различных технологий для пробивания льда [толщина которого может достигать 34 километров]. Одно из ведущих предложений заключается в оснащении спускаемого аппарата одним или несколькими криоботами, роботами в форме сигары, которые будут прокладывать туннели во льду, возможно, разбрызгивая струи горячей воды из своих носовых конусов, чтобы растопить путь вниз, к жидкому центру океана. Технические специалисты Stone Aerospace, небольшой робототехнической компании в Остине, штат Техас, сейчас работают над одной из задач, с которой может столкнуться такой будущий криобот: спускаться сквозь слои астероидного гравия или других примесей во льду. (...) Компания является одной из примерно дюжины команд, финансируемых НАСА для изучения аспектов технологии криоботов, и в рамках одного из таких грантов в 2014 и 2015 годах технические специалисты тестировали своего криобота Valkyrie, прототип в форме хот-дога длиной 3,5 метра, построенный для демонстрации одного из методов бурения через лед. Чтобы спуститься на ледник, "Валькирия" распыляла горячую воду через форсунки в носовом обтекателе, чтобы растопить лед, а затем возвращала талую воду в конус для подогрева и повторного распыления. На леднике они узнали, как можно маневрировать "Валькирией" при спуске, чтобы избежать потенциальных препятствий дальше во льду, таких как камни, обнаруженные радаром с синтезированной апертурой, говорит Билл Стоун, основатель и генеральный директор Stone Aerospace. (...) они добавили несколько реактивных двигателей на носовой части, которые заострены в стороны. Когда боковые форсунки включались в одном направлении, они прорезали карман во льду - полость большего диаметра, чем криобот сбоку и чуть ниже его носа, - в которую затем падал криобот. Повторение этого процесса привело к образованию полостей во льду в виде нисходящей лестницы, по которой "Валькирия" продвигалась вглубь ледника. (...) Вскоре после этих испытаний Стоун приостановил использование метода боковых карманов для удаления отложений на восемь лет (...) В июле [2023] команда Стоуна получила дополнительный грант на исследования инноваций для малого бизнеса от НАСА для пересмотра концепции удаления отложений с бокового кармана. (...) В качестве отправной точки они подсчитали, что криобот, оснащенный миниатюрным ядерным реактором, может прорезать 24-километровый шельфовый лед примерно за 300 дней. Если бы криобот столкнулся с отложениями во льду - например, с астероидами или скоплениями нерастворимых солей, - по мере снижения робота в кармане талой воды под носом скапливалось бы все больше и больше детрита. (...) Чтобы продвинуть концепцию бокового кармана, чтобы ее можно было применить к криоботу icy moon, им нужно было определить наиболее эффективный способ создания ледяных карманов, в которые осадок будет попадать или выталкиваться. Какой формы должны быть боковые режущие струи воды? Под каким углом, при какой температуре и давлении они должны работать и как долго? (...) Сначала они смоделировали на компьютере, как потоки горячей воды для резки льда будут взаимодействовать с частицами осадка и как это будет меняться при переменном уровне тяжести. (...) Затем им нужно было протестировать параметры резки воды в лаборатории, включая боковой угол, температуру, давление и время, необходимое для создания кармана. Планы предусматривали проведение первоначальных испытаний с использованием ледяных плит высотой 1 метр при температуре минус 30 градусов по Цельсию, что близко к расчетным температурам глубоко во льдах Европы. (...) Следующим шагом была 3D-печать масштабной модели носового конуса криобота диаметром 7 см - это одна пятая ожидаемого размера условного операционного носа криобота. Они просверлили отверстие вертикально вниз в ледяном боксе, наполнили его водой и опустили в носовой обтекатель масштабной модели криобота. Затем они приступили к эксперименту, включив режущую струю воды в носовом обтекателе на заданный угол и другие характеристики, которые необходимо было проверить. (...) По результатам этого тестирования Stone получит каталог результатов, показывающих, как изменение угла и других характеристик режущей струи воды повлияло на размер и форму бокового кармана. Затем они планируют протестировать и каталогизировать, сколько осадка струя воды может вытолкнуть в карманы, используя блоки льда с различными типами замороженных в них отложений. Исходя из этих результатов, они хотят сузить круг методов удаления осадка, которые являются самыми быстрыми и требуют наименьших затрат энергии для выполнения. (...) На данный момент предварительные результаты испытаний ледяных блоков показывают, что наилучший метод - вырезать боковой карман, по крайней мере, вдвое превышающий ширину криобота, струями горячей воды, которые также выталкивают осадок. Затем, отключив форсунки и позволив криоботу просто плавить под воздействием тепла носового конуса, криобот избежал бы риска прорезания отверстия в кармане, из-за чего осадок мог бы снова попасть в полость перед носовым конусом. Открытие этого метода десять лет назад на леднике Матануска иллюстрирует важность полевых работ, говорит [Вики] Сигел [главный операционный директор Stone Aerospace]. По ее словам, в лаборатории исследователь может получить представление, пытаясь решить сложнейшую задачу бурения в массивном шельфовом леднике, но мир природы выявляет проблемы, которые исследователь, возможно, не учитывает."

Пол Маркс. Новая форма для малых космических аппаратов (Paul Marks, A new shape for small spacecraft) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №3, 2024 г., стр. 24-29 в pdf - 1,52 Мб
"В 2025 году планируется сбросить обтекатель полезной нагрузки небольшой ракеты-носителя на низкой околоземной орбите (LEO), чтобы открыть любопытного вида цилиндр. Внутри этой алюминиевой банки четыре плоских круглых сателлита - каждый диаметром в метр и толщиной всего 2,5 сантиметра - будут уложены друг на друга, как блины, разделенные точками соприкосновения между ними. Если все пойдет по плану, приводной механизм поднимет каждый спутник на верхнюю часть контейнера и выведет его на орбиту. Это (...) [будет] первая демонстрация концепции DiskSat - небольших плоских спутников метровой ширины, построенных в формате, который вскоре может присоединиться к cubesats среди лидеров в области малых спутников. Конструкции из углеродного композита и алюминия для четырех, которые запланированы к тестовому запуску в следующем году [2025], поступили в январе [2024] в Aerospace Corp., финансируемый из федерального бюджета исследовательский центр в Эль-Сегундо, Калифорния, который исследует новые технологии главным образом для военного и разведывательного сообщества США. Там, в 2020 году, старший научный сотрудник Ричард Велле испытал нечто вроде озарения, пытаясь выяснить, как выжать гораздо больше энергии из небольших спутников и, возможно, запустить многие из них одновременно. (...) плоский круглый спутник мог бы стать отличным способом получить гораздо большую солнечную панель из-за площади поверхности. (...) Компания Welle окрестила предполагаемые спутники "DiskSats". Вес будет снижен за счет использования алюминиевого сотового сердечника и укладки поверх него пластикового композита, армированного углеродным волокном. Этот композит должен был создать подложку для солнечных панелей и защитить схемы полезной нагрузки внутри спутника. (...) Момент Эврики для Уэлле (...) наступил, когда ему было поручено исследовать потенциал концепции миссии, включающей проектирование и развертывание большого количества спутников cubesat в LEO. Он быстро понял, что космическому кораблю не хватит мощности или площади поверхности для размещения антенн и оборудования, требующих выхода в открытый космос. "Нам нужен был спутник с малой массой, большой площадью поверхности для обеспечения мощности и радиочастотной апертуры, способный запускаться в больших количествах с небольшой ракеты-носителя, такой как Rocket Lab Electron", - говорит Уэлле. "Для меня было очевидно, что миссия не может быть выполнена с помощью cubesats, и диск показался хорошей альтернативой. Как только идея была реализована, стало очевидно, что диск обладает преимуществами для многих миссий, выходящими за рамки первоначальной цели исследования." (...) Четыре прототипа DiskSats будут запущены с пока еще не определившейся пусковой установки, но, возможно, с Rocket Lab Electron, для Космических сил США, не ранее чем в апреле 2025 года. (...) DiskSats могут оказаться привлекательными для планировщиков миссий, которые в настоящее время борются с ограничениями cubesats. Размеры одного модуля, или 1U, cubesat составляют 10 см х 10 см х 10 см. Популярный размер 6U cubesat размером примерно с обувную коробку: 30 см в длину, 20 см в ширину и 10 см в высоту. (...) DiskSat диаметром 1 м и толщиной 2,5 см мгновенно обеспечивает пользователям сверхразмерный объем smallsat, эквивалентный 20U cubesat, но при конструктивной массе всего 3 килограмма. Причина, по которой он такой легкий? Внутренняя конструкция представляет собой легкие анодированные алюминиевые соты, зажатые между панелями из углеродного волокна, изготовленными из проверенного в пространстве композита с низким выделением газов и эпоксидной смолы. А поскольку космический аппарат представляет собой плоский диск, легкодоступные подсистемы cubesat могут быть установлены на его поверхности везде, где оператору не нужна солнечная панель или антенна, сообщает Welle. (...) DiskSat может нести достаточное количество солнечных панелей с обеих сторон, чтобы генерировать 200 ватт - примерно вдвое больше мощности большинства cubesats. (...) По сути, большие плоские поверхности многих форм и размеров могут быть использованы для увеличения солнечной энергии спутника и его апертуры. "Точно так же, как большинство спутников CubeSat на самом деле не являются геометрическими кубами, DiskSat не обязательно должен быть геометрическим диском", - говорит Велле. "Окончательная форма будет зависеть от потребностей миссии и ограничений ракеты-носителя"."

Джон Келви. Понимание непонятого синдрома Кесслера (Jon Kelvey, Understanding the misunderstood Kessler Syndrome) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №3, 2024 г., стр. 40-47 в pdf - 2,93 Мб
"Португальский инженер Тиаго Соареш (...) [является] ведущим инженером в офисе ESA по очистке космического пространства, который помог разработать запланированную демонстрацию очистки ClearSpace-1. "Нам нужны доступные услуги по реактивному удалению", - говорит он. В противном случае обломки могут продолжать сталкиваться с растущим числом космических аппаратов на орбите, образуя все более опасные обломки, и "в будущем работать в космосе будет намного сложнее. Будет гораздо больше рисков потерять спутники или провалить миссию. Суарес имеет в виду синдром Кесслера, термин, вдохновленный статьей 1978 года "Частота столкновений искусственных спутников: создание пояса обломков", опубликованной в Журнале геофизических исследований. Она была написана Дональдом Кесслером, исследователем отдела воздействия НАСА на окружающую среду в Космическом центре Джонсона в Хьюстоне, и коллегой НАСА Джонсоном, ученым-космологом Бертоном Кур-Пале. Они разработали уравнения для моделирования распределения известных объектов на орбите, предсказывающие, насколько вероятно, что они столкнутся и создадут орбитальный мусор с течением времени. (...) научное сообщество еще не пришло к единому мнению о том, начался ли синдром Кесслера, или, если он не начался, насколько все будет плохо когда это начнется. (...) Что касается случайных столкновений, познакомьтесь с физиком Марком Мэтни, чьим первым начальником в НАСА был не кто иной, как Кесслер. Мэтни работает в офисе программы по орбитальному мусору в Центре космических полетов имени Джонсона НАСА, и, возможно, неудивительно, что он может рассказать о самых страшных столкновениях на сегодняшний день. Самый последний серьезный инцидент произошел в 2009 году, когда столкнулись спутник связи Iridium и российский спутник Cosmos, в результате чего образовалось около 2000 обломков диаметром не менее 10 сантиметров. "Я говорю людям, что это предвестник грядущих событий", - говорит Мэтни. По его мнению, Iridium-Cosmos был "первым шагом" синдрома Кесслера: это одно из нескольких незапланированных столкновений, которые произошли, как и предсказывал Кесслер, и обломки Iridium-Cosmos могут вызвать будущие столкновения, которые приведут к росту обломков, предупреждает он. (...) Большой промежуток времени между столкновениями это не уникально. За тринадцать лет до столкновения Iridium-Cosmos французский спутник CERISE распался после столкновения с обломками ракеты Ariane 1. В 1991 году российский спутник Cosmos 1934 столкнулся с обломками и распался на орбите. (...) Вместо того, чтобы полагаться на оригинальную математику и анализ Кесслера, эксперты применяют более новые математические методы и модели для моделирования того, как мусор и космические аппараты взаимодействуют на орбите - сталкиваются или проходят мимо друг друга - и как мусор, образующийся в результате столкновений или таких событий, как самопроизвольный взрыв старого ракетного двигателя, может увеличить вероятность дальнейших столкновений и роста обломков. (...) "Мы можем рассчитать, сколько объектов образуется в результате события распада" - когда объект взрывается или распадается на части из-за столкновения - "и каждый объект будет иметь определенный размер и массу", - говорит [Ричард] Линарес [специалист по астродинамике и профессор Массачусетского технологического института]. "Вероятно, в нашем моделировании мы можем увеличить количество объектов до 20 миллионов". (...) "В этих моделях мы видим, что у нас может быть экспоненциальный рост [космического мусора], если космический трафик будет слишком большим", - говорит Линарес. Этот экспоненциальный рост - это то, что может сделать доступ в космос более рискованным и дорогостоящим делом, когда определенные орбитальные полосы могут стать настолько забитыми, что в них больше не стоит пытаться работать. ЕКА и НАСА используют схожие аналитические подходы (...) Соарес говорит, что расчеты ЕКА предполагают, что орбитальный мусор будет продолжать расти в течение следующих двух столетий, даже если все запуски ракет прекратятся сегодня. (...) Напротив, моделирование НАСА, по словам Мэтни, предсказывает не экспоненциальный рост мусора, а скорее линейный рост в течение следующих 200 лет - даже если запуски продолжатся. (...) На высоте около 400 километров и в 500-километровой зоне, где, в частности, находятся МКС и спутники SpaceX Starlink, атмосферное сопротивление играет важную роль. Мертвые спутники и обломки обычно замедляются и сгорают в атмосфере всего за несколько лет. (...) Но это атмосферное сопротивление быстро уменьшается по мере подъема. К тому времени, когда вы поднимаетесь примерно на 600 км, высоту космического телескопа Хаббла, "теперь вы говорите о десятилетиях, когда все будет падать", - говорит Мэтни. "Когда вы разгоняетесь до 800 или 900 км, мы говорим о веках, которые потребуются для снижения скорости", - добавляет он. "Когда мы поднимаемся на высоту 1000 км, вы говорите о тысячелетиях". (...) "Если происходят столкновения, - говорит Линарес, - эти высоты могут очень быстро превратиться в сценарий кесслеровского типа, когда они очень быстро превращаются в миллионы и миллионы [кусков] обломков". (...) Линарес видит потенциальное будущее, в котором "у людей, вероятно, не будет никакого стимула запускать спутники, потому что мы теряем 50% из них" из-за столкновений с мусором, говорит он. (...) Перспектива потери денег естественным образом приводит к вопросу о том, что именно следует делать с орбитальным мусором, и есть два общепринятых основных действия, которые необходимо предпринять. (...) [1] Отказ от создания нового мусора в значительной степени зависит от соблюдения правила в Соединенных Штатах и Европе, что спутники не должны оставаться на орбите дольше пяти лет после завершения их миссии. (...) [2] Удаление существующего космического мусора могло бы оказать наибольшее влияние на кривую космического мусора. (...) Независимо от того, какой точки зрения на синдром Кесслера придерживается человек, риск, который он описывает, может не быть свершившимся фактом. "Это проблема, для решения которой у нас есть возможности и, надеюсь, сила воли", - говорит Мэтни."

Кэт Хофакер, Бен Ианнотта, Рассматривая плазму звездолета в перспективе (Cat Hofacker, Ben Iannotta, Putting Starship's plasma in perspective) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №4, 2024 г., стр. 9 в pdf - 279 кб
"Миллионы людей, которые наблюдали за испытательным полетом Starship онлайн в прошлом месяце [в марте 2024 года], стали свидетелями хорошо известного явления в новом свете. Когда аппарат впервые вошел в атмосферу, появилось свечение, которое начало усиливаться. Это была плазма, смесь электронов и ионов, образовавшаяся, когда Космический корабль врезался в атмосферу со скоростью 8 километров в секунду, выделяя огромное количество тепла, которое разрывало молекулы на части и вырывало электроны из их атомов. (...) Сцена была снята камерой снаружи Starship, расположенной на одном из его носовых щитков, и транслировалась на Starlink constellation компании SpaceX и на X. Внешний вид и прямая трансляция были уникальными. (...) Обычно плазма быстро блокирует радиопередачи с космического аппарата, вызывая печально известный период отключения, который приходится выдерживать диспетчерам полета до тех пор, пока скорость аппарата не снизится настолько, что плазма спадет и связь можно будет восстановить. В данном случае зрители в течение 2 минут и 20 секунд наблюдали за перемещением плазмы при маневрировании звездолета. Это было завораживающе, почти безмятежно, но один из репортеров SpaceX указал температуру на входе в атмосферу на уровне 2600 градусов по Фаренгейту (1400 по Цельсию). Как эта передача сохранялась так долго? Ведущий прямой трансляции Шива Бхарадвадж, инженер по космическим операциям, дал подсказку в начале прямой трансляции, когда он представил предстоящие моменты. По его словам, космический корабль настолько велик, что он оставит "след" в атмосфере. Предполагалось, что трансляция видео может продолжаться, и так оно и было на самом деле - некоторое время. Передача, наконец, прервалась на высоте 75 километров над Индийским океаном, хотя SpaceX продолжала получать некоторые телеметрические данные на высоте 65 километров. Позже SpaceX объявила, что аппарат был потерян."

Кейт Баттон. Сокращение затрат на тепловую защиту (Keith Button, Cutting the cost of thermal protection) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №4, 2024 г., стр. 16-21 в pdf - 2,74 Мб
"Теплоизоляционные плитки, которые защищают космические аппараты при входе в атмосферу, традиционно изготавливаются с помощью трудоемкого процесса: алюминий, диоксид кремния и другие оксидные волокна смешиваются с водой в кашеобразную смесь и прессуются в твердый блок, который высушивается, запекается и распиливается в форме грубой плитки. Затем на автоматизированных станках с числовым программным управлением излишки материала удаляются для придания желаемой формы. Для укрепления плитки на нее наносится несколько слоев покрытия, затем она покрывается керамической глазурью, обжигается в печи и покрывается гидроизоляционным слоем. (...) Три года назад [в 2021 году] [Джон] Говард [ученый-материаловед] и его деловой партнер Мэтт Ши (...) определили возможный способ помочь разработчикам космических аппаратов решить дилемму. Их исследование показало, что мощности по производству плитки в США не могут удовлетворить ожидаемый спрос со стороны НАСА на капсулы Orion, каждая из которых требует 1000 плиток, и коммерческих компаний, включая Sierra Space, которая планирует построить небольшой парк космических самолетов Dream Chaser. (...) Итак, Говард и Ши заключили соглашение с НАСА Space Act о доступе к технологии систем тепловой защиты эпохи шаттлов, привлекли венчурный капитал и основали компанию Canopy Aerospace в Миддлтоне, штат Колорадо. (...) их стратегия была двоякой: освоить традиционный метод и затем автоматизировать все этапы этого процесса, где они могли бы обеспечить по меньшей мере пятикратную экономию средств. (...) Прорыв произошел в июне [2023 года], когда НАСА выделило Canopy грант для малого бизнеса в размере 850 000 долларов США, чтобы продемонстрировать в наземных испытаниях, какую теплозащиту обеспечит его облицовка в имитируемых условиях входа в атмосферу. (...) Цель некоторых испытаний состоит в том, чтобы плитка не претерпела заметных изменений после многократного воздействия имитируемых условий возврата, в то время как цель других испытаний - определить их максимальные эксплуатационные температуры (...) Плитка будет проверена на прочность и исследована под микроскопом до и после испытаний в аэродинамической трубе, и они будут измерены, чтобы определить, не расплавились ли какие-либо детали или не сгорели ли они. (...) Если все пойдет по плану, эта кампания подтвердит эффективность пересмотренного производственного процесса (...) На основе исследований, проведенных в рамках программы, аддитивное производство [3D-печать] стало многообещающим способом замены некоторых этапов традиционного метода. (...) Как только инженеры Canopy освоили традиционный метод, начиная с приобретения материалов и заканчивая отделкой, они могли бы спроектировать возможности экономии за счет 3D-печати. Здесь форма плитки - или конусообразной формы, или другого компонента - формируется из нескольких слоев порошка и жидкого связующего, а не из смеси, похожей на овсянку, спрессованной в блок. Затем, как и при традиционном способе, форму выпекают в сушильной печи для удаления связующего, а затем спекают в печи с более высокой температурой. На этом сходство заканчивается: при традиционном методе стоимость сырья составляет около 300 долларов за фунт, по сравнению со 100 долларами за фунт при 3D-печати. При формовании плитки традиционным способом распиловки и фрезерования расходуется 25-50% материала, а при 3D-печати - практически ничего. (...) В прошлом году [2023] (...) Инженеры Canopy провели компьютерное моделирование, которое показало, что теплоизоляционные свойства материала, напечатанного на 3D-принтере, эквивалентны теплоизоляционным свойствам материалов, напечатанных на 3D-принтере. традиционный плиточный материал - ранний признак того, что этот материал может защитить космический корабль от перегрева так же хорошо, как и традиционный вариант. (...) Основываясь на этих результатах, планируется изготовить 1200 плиток с использованием широкого спектра принтеров, чтобы использовать наилучшие сочетания ингредиентов для рецептов 3D-печати, а также лучшие технологии печати, соответствующие определенным стандартам прочности и термостойкости НАСА. Некоторые из этих плиток будут испытаны в гиперзвуковой аэродинамической трубе в ноябре [2024 года]. (...) Следующим этапом разработки плитки является поиск государственного партнера, такого как НАСА, для закупки плитки для одного из своих космических аппаратов, говорит Говард. Кем бы ни был этот партнер, у него должно быть множество вариантов на выбор".

Хоуп Ходж Сек. От "мониторинга" к действию (Hope Hodge Seck, From 'monitoring' to action) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №4, 2024 г., стр. 22-29 в pdf - 2,79 Мб
"Метан - это парниковый газ, воздействие которого на потепление в 28 раз сильнее, чем у углекислого газа. (...) Спутник MethaneSAT, размером со стиральную машину, был запущен в прошлом месяце [март 2024 г.] (...) Сейчас, на этапе калибровки, который продлится несколько месяцев, MethaneSAT нацелен на выявление конкретных месторождений нефти и газа источники выбросов метана (...) Если это удастся, MethaneSAT может помочь развеять чувство разочарования, которое испытывают некоторые специалисты в области мониторинга окружающей среды с помощью спутников по поводу ценности своей работы. В 2021 году [Карен] Джонс (политический аналитик Центра космической политики и стратегии Aerospace Corp.) опубликовала еще одну статью, на этот раз "из-за разочарования" в связи с огромными инвестициями в спутниковый мониторинг окружающей среды, которые, как казалось, редко приводили к действиям со стороны регулирующих органов или загрязнителей. В то время она насчитала на орбите около 890 спутников наблюдения Земли, что составляло около четверти всех действующих спутников. (...) Эта постоянно улучшающаяся картина загрязнения окружающей среды в мире, как отметила Джонс, еще не привела к агрессивному подавлению источников, на что надеются защитники. У нас были недобросовестные исполнители, отсутствовали партнерские отношения для действий и были поставлены неконкретные цели. Инженеры MethaneSAT считают, что их космический аппарат способен преодолеть все это. Среди сотен спутников наблюдения Земли, находящихся на орбите, MethaneSAT уникален: это единственный спутник для измерения климата, разработанный и финансируемый некоммерческой организацией - Фондом защиты окружающей среды, или EDF, - а не правительственным учреждением или частной компанией (...) Его целью является выбросы парниковых газов, которые тесно связаны к потребностям человека в пище и энергии. По оценкам, наибольший вклад в удвоение выбросов метана по сравнению с 200-летней давностью вносит сельское хозяйство, поскольку метан является побочным продуктом пищеварения более чем 1,5 миллиардов голов крупного рогатого скота по всему миру и 89 миллионов только в Соединенных Штатах. Метан также выделяется в различных местах во время бурения нефтяных и газовых скважин, что является вторым по величине источником выбросов метана. (...) В 2021 году на долю метана приходилось 12% всех выбросов парниковых газов. (...) Перед нами стоит амбициозная цель: добиться сокращения выбросов, связанных с добычей нефти и газа, на 75%. выбросы метана к 2030 году. Команда прогнозирует, что эта цель может быть достигнута за счет использования более совершенного оборудования для обнаружения утечек. (...) Предоставляя информацию об источниках утечки метана, обнаруженных спутником, регулирующим органам и руководителям компаний, а также предоставляя общественности карты температуры метана, чтобы стимулировать гражданскую активность, они надеются создать общественное давление. (...) Результатом станет глобальная карта с возможностью поиска, показывающая уровни выбросов и концентрации. Спутник может снимать показания в 25 точках в день, выбранных командой MethaneSAT. (...) Если все пойдет по плану, он позволит обнаруживать и измерять выбросы от четырех пятых мировых производителей нефти и газа. Его способность измерять концентрацию метана, составляющую всего три части на миллиард, что эквивалентно трем каплям воды в бассейне на заднем дворе, позволит ему точно определять точки происхождения метана и наносить на карту внешние границы выбросов. (...) Будут идентифицированы точечные источники размером с дом, и система будет работать в режиме реального времени. будет показано общее количество и почасовая норма выбросов. Отдельно формируется группа EDF, которая будет сообщать об источниках метана в США. регулирующие органы и нефтегазовые компании, а также обсудите с международными и глобальными организациями, как они могут сделать то же самое. (...) Ученые (...) рассматривают глобальную картину как необходимую предпосылку для принятия любых значимых мер по смягчению последствий. Но амбициозные спутниковые проекты появлялись и исчезали, не оказав существенного влияния на сокращение выбросов, предсказанного при их запуске. (...) Команда MethaneSAT рассчитывает на отчетность с открытым исходным кодом и общественное давление, которые помогут стимулировать действия по сохранению климата в тех местах, где регулирующим органам и политикам в противном случае могло бы не хватить мотивации".

Джон Келви. Конкурирующие концепции. Химический или ядерный двигатель? (Jon Kelvey, Competing visions. Chemical or nuclear propulsion?) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №4, 2024 г., стр. 38-45 в pdf - 1,63 Мб
"В 2016 году Илон Маск рассказал аудитории, что его идея отправить миллион колонистов на Марс может быть реализована путем одновременной отправки 100 человек в шестимесячные путешествия на борту его огромного космического корабля Starship. (...) [Позже] Маск сократил предполагаемое время полета до трех месяцев или даже одного месяца, без объяснения причин. (...) Без какой-либо радиационной защиты колонисты Маска подверглись бы ударам галактических космических лучей, состоящих из фрагментов атомов, движущихся с невероятными скоростями, которые могут повредить ДНК. (...) медицинское сообщество точно не знает, насколько серьезными могут быть последствия этого излучения. (...) В своем выступлении в 2016 году Маск охарактеризовал риск как "относительно незначительный" и "не смертельный". (...) НАСА позволяет астронавту накапливать до 1 зиверта радиации в течение карьеры (...) Для Марса это "примерно 900-дневная миссия, которая составляет мы ожидаем, что в течение всего полета на традиционных двигателях они будут подвергаться воздействию 1 зиверта в год", - говорит Эммануэль Уркьета Ордоньес, главный врач Института трансляционных исследований космического здоровья при Медицинском колледже Бейлора. (...) Выживание в условиях радиации стоит на первом месте в списке других медицинских вопросов, которые включают в себя борьбу с истощением мышц и преодоление психологических последствий столь длительного пребывания вдали от Земли. Учитывая все это, традиционное космическое сообщество пытается найти альтернативу ракетным двигателям, работающим на обычном топливе. (...) Ядерные двигатели могут стать наиболее многообещающей альтернативой ракетам, работающим на обычном топливе, включая сверхтяжелые ускорители, работающие на метане и жидком кислороде, и верхние ступени космических кораблей, на которых будут летать колонисты внутри. Маск не проявил интереса к SpaceX, рассчитывая на эту технологию: "Ядерная тепловая ракета для быстрого перемещения в Солнечной системе была бы отличной областью исследований для НАСА", - написал он в Twitter в 2019 году. (...) В NTP (ядерном тепловом двигателе) жидкий водород, хранящийся в резервуарах, будет прокачиваться через ядерный реактор деления. Тепло, выделяющееся при расщеплении атомов урана, превратит водород в газ, который будет выпускаться из сопла для создания тяги. DARPA (Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов) и NASA планируют протестировать технологию в космосе в 2027 году в рамках программы DRACO, демонстрационной ракеты для маневренных окололунных полетов. По данным NASA, время полета ракеты с ядерным двигателем в одну сторону может составить 100 дней. Почему Маска нет на борту? Для начала, он хочет отправить свой миллион человек на Марс, и как можно скорее (...) это может быть достигнуто к 2050 году. Тогда ему было бы 79 лет. В прошлом году он сказал биографу Уолтеру Айзексону: "Нам нужно добраться до Марса, прежде чем я умру". Эти комментарии наводят на мысль, что сроки разработки имеют для Маска большее значение, чем время полета, несмотря на его расплывчатое намерение сократить его. (...) Космический корабль стартует со стартовой площадки не с помощью какого-то механизма или экзотической силовой установки, но с использованием грубой силы 33 двигателей Raptor, работающих на обычном топливе, установленных на сверхтяжелой ракете-носителе. Оказавшись в космосе, космический корабль Starship запускает свои шесть "Рапторов", чтобы совершить путешествие к Марсу (после короткой остановки для заправки топливных баков). (...) В течение следующих девяти месяцев планируется начать строительство ядерного реактора и двигателя [для DRACO] (...) Зависимость Маска от химического двигателя не лишена оснований с точки зрения физики. По словам Бенджамина Джорнса, исследователя космических двигателей из Мичиганского университета, в NTP нет ничего волшебного, что делало бы его более скоростным, чем химические ракеты. (...) достигаемая крейсерская скорость зависит от продолжительности работы двигателя, а это время, в свою очередь, зависит от того, сколько топлива и окислителя можно перевозить. (...) возможно, Маск намеревается воспользоваться этим, чтобы сократить шестимесячное транзитное время, о котором он говорил в 2016 году. Пока что Маск и SpaceX лишь в общих чертах описали планы по запуску на околоземную орбиту от четырех до 16 версий топливозаправщиков Starship, чтобы обеспечить 1200 метрических тонн топлива. (...) Главным препятствием для реализации такого плана, отмечает он [Деннис Бушнелл, главный научный сотрудник НАСА в отставке], является стоимость доставки топлива с Земли на орбиту. (...) Конечно, помимо заправки существуют и другие препятствия. Планы предусматривают возвращение космических кораблей на Землю для их повторного использования, а для этого потребуется создать топливо из льда и атмосферного углекислого газа на Марсе. (...) Если теоретически такая же скорость может быть достигнута при более длительном сжигании большого количества топлива, в чем привлекательность NTP? Это позволяет удвоить топливную экономичность. Двигатель DRACO, например, может работать в два раза дольше, чем химический двигатель с эквивалентным объемом топлива. (...) Вопросы о приверженности НАСА ядерному двигателю могут быть обоснованы. Бюджетные показатели указывают на то, что это не является главным приоритетом. (...) закон об ассигнованиях на 2024 финансовый год, принятый в марте [2024], выделил 110 миллионов долларов на работу НАСА по NTP (...) Это финансирование бледнеет по сравнению с 5,819 миллиардами долларов, выделенными на ракеты Space Launch System и систему посадки человека на Луну для программы НАСА "Артемида", некоторые из которых достанется SpaceX, у которой есть контракт на доставку двух астронавтов на поверхность Луны в варианте Starship с системой посадки человека в 2026 году. "Вы можете видеть, в чем заключаются приоритеты", - говорит [Лаура] Форчик [физик и консультант по космосу]. "Первоочередная задача - добраться до Луны раньше Китая". (...) Тем временем, конкурирующий анализ профилей миссий, технологий и разработок двигателей может продолжаться. Больше времени до начала миссии на Марс будет означать только больше возможностей".

Пол Маркс. Китайские MarsBirds используют американский Ingenuity (Paul Marks, China's MarsBirds tap America's Ingenuity) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №5, 2024 г., стр. 30-37 в pdf - 2,80 Мб
"1 сентября 2021 года Национальный центр космических исследований Китая (NSSC) (...) опубликовал фотографию прототипа вертолета, который он собрал в своей лаборатории. (...) информация, которой китайский космический сектор публично поделился в научной литературе, свидетельствует о том, что цели страны стали более амбициозными с точки зрения размера винтокрылого марсианского аппарата и более продвинутыми с точки зрения методологии проектирования. (...) В прошлом году [в 2023 году] SpaceNews сообщило, что беспилотник Mars Patrol рассматривается для Tianwen-3 [предполагаемой китайской миссии по возвращению образцов с Марса], конкурируя с шестиногим наземным роботом за роль дополнительного сборщика образцов. Но в марте [2024 года] воздушно-десантный вариант отпал, и Центральное телевидение Китая показало анимационный фильм "Тяньвэнь-3", в котором наземный робот был выбран в качестве помощника. (...) В Харбинском технологическом институте в провинции Хэйлунцзян, северо-восточный Китай, разрабатываются концепции более крупных многоцелевых летательных аппаратов, как для Tianwen-3, так и для будущих образцов. Исследователи рассказали о предлагаемых ими квадрокоптерах MarsBird-VII и октокоптере MarsBird-V и о том, как они будут их проектировать, в трех научных статьях, опубликованных онлайн в период с марта 2023 по январь 2024 года в Acta Astronautica (...) В одной из статей харбинские исследователи признают достижения Ingenuity, его производительность вдохновляет, показывая, что вертолеты могут "быстро преодолевать большие расстояния" и "обходить препятствия". (...) Этот 4-килограммовый композитный квадрокоптер [MarsBird-VII], по сути, представляет собой наземный беспилотник больших размеров с форматом корпуса, со статическими, узким ножкам для шасси. "MarsBird-VII генерирует тяговый и рулевой момент с помощью системы из четырех параллельных по оси несущих винтов, которые прикреплены к боковым стенкам фюзеляжа с помощью кронштейнов", - говорится в документе. (...) такой формат планера позволяет MarsBird-VII взлетать и управлять самолетом за счет дифференциальной тяги четырех составных несущих винтов, избегая необходимости в комплексном "коллективном" управлении по типу вертолета (для создания подъемной силы) и "циклическом" управлении (для регулировки угла наклона диска несущего винта), которое было разработано компанией Inventivity для обоих несущих винтов. Это избавляет конструкцию от тяжелых механических соединений, необходимых для изменения угла, под которым каждый диск несущего винта врезается в воздух, поскольку управление полностью осуществляется путем регулировки относительных скоростей каждого несущего винта. Другой возможной ролью MarsBird-VII (...) могло бы стать фотографирование поверхности в ходе серии автономных вылетов продолжительностью до 250 секунд каждый. (Самая продолжительная продолжительность полета Ingenuity составила 169 секунд, что было достигнуто во время ее 12-го вылета.) Благодаря тонкой роботизированной руке и захвату, закрепленному под днищем, квадрокоптер также мог автономно собирать образцы горных пород массой до 100 граммов, говорится в документе. (...) Для MarsBird-VII потребовалось некоторое время, чтобы собрать дрон-оригами: "Лопасти, несущие винты и шасси MarsBird-VII изготовлены и все это сложено, чтобы уменьшить размер конверта для отправки. Рычаги несущего винта и посадочные опоры могут быть сложены ближе к фюзеляжу на этапах запуска и вывода на орбиту, чтобы уменьшить общий объем", - говорится в документе. (...) Другой марсианский беспилотник, который харбинская команда разрабатывает и моделирует, - это октокоптер. Благодаря более длинным роторам и увеличенному заряду аккумулятора квадрокоптера MarsBird-V сможет совершать полет продолжительностью до 420 секунд и собирать образцы большей массы (хотя в документе не указывается точная цифра). (...) После возвращения на марсоход или посадочный модуль MarsBird-V сможет приблизиться с такой же скоростью. По словам харбинской команды, для передачи образцов необходимо расположить рычаг и захват на близком расстоянии друг от друга. (...) все эти возможности требуют больших затрат с точки зрения массы. (...) Поэтому команде из Харбина пришлось выжимать максимально возможную тягу из марсианских роторов с низкой плотностью воздуха при минимально возможной мощности, чтобы увеличить дальность полета. Для этого авторы обратились к инженерному методу оптимизации, называемому эволюционным вычислением, описанному в одной из их работ. Здесь генетический алгоритм, или GA, используется для разработки наилучшей трехмерной формы ротора (...) GA имитирует естественный отбор, описывая ключевые части инженерного проекта, как если бы это был геном (...), заставляя компьютер случайным образом изменять числа для таких параметров (...) GA "видоизменяет" дизайн. Некоторые результаты будут ужасными, (...) у некоторых появятся сильные преимущества. И, объединяя эти лучшие из них, снова и снова, дизайн постепенно улучшается. Таким образом, GA - это, по сути, поисковая система для оптимального конструктивного решения. (...) Хотя они и не создавали прототип MarsBird-V, они изготовили разработанные GA роторы и протестировали их в симуляторе марсианской атмосферы. Результат: Харбинской команде GA удалось изменить трехмерную форму лопасти несущего винта октокоптера таким образом, что удалось снизить энергопотребление двигателя на 25,6% при той же тяге. (...) что касается упаковки, то процесс развертывания MarsBird-V origami является более сложным этапом, чем у модели квадрокоптера (...) Несмотря на эту сложность, вполне возможно, что китайский "Тяньвэнь-3" может стать первым, кто доставит марсианскую породу и реголит на Землю".

Кэт Хофакер. Главный реалист НАСА (Cat Hofacker, NASA's realist-in-chief) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №5, 2024 г., стр. 10-15 в pdf - 1,32 Мб
"Финансирование НАСА на 2024 финансовый год сократилось по сравнению с предыдущим годом впервые с 2013 года. НАСА, тем не менее, должно найти способ добиться прогресса в своих программах". - Интервью с Джимом Фри, заместителем администратора НАСА: "[Вопрос от Кэт Хофакер] В этих сложных бюджетных условиях, как вы можете быть уверены, что Artemis и другие крупные программы получают достаточное финансирование, не отвлекаясь от более мелких проектов? [Ответ Джима Фри] Показывать прогресс и доводить оборудование до совершенства, достигая поставленных целей, - это то, что мы должны делать - №1. Мы разработали программный план для выполнения этих задач. (...) Итак, мы все должны показать, как у нас идут дела, почему мы делаем то, что делаем, почему у нас возникают проблемы, и быть открытыми и честными по этому поводу. Когда вы можете продемонстрировать доставку, вы можете объяснить, почему вы опаздываете, и честно рассказать о своих проблемах; это доверие, которое вам нужно продемонстрировать, чтобы получить налоговые отчисления. [Вопрос] Какова была ваша реакция на третий испытательный полет Starship, и что это говорит о вероятности достижения цели по запуску Artemis III в 2026 году? [ответ] Я был по-настоящему доволен, в частности, одним из технических этапов: перекачкой топлива. [SpaceX заявляет, что во время испытательного полета 14 марта 2024 года она перекачала жидкий кислородный окислитель из одного бака в другой на борту разгонного блока Starship.] Для нас это очень важно, потому что именно это им придется делать, чтобы многократно пополнять запасы и загружать посадочный модуль. Так что видеть, как это происходит, просто замечательно. (...) Я бы хотел, чтобы они [SpaceX] запустили несколько раз, я бы хотел, чтобы они провели длительные криотесты, перенос с корабля на корабль. Я бы хотел посмотреть, как они справятся с тем, на что они подписались. (...) [Вопрос] Как продвигается анализ теплозащитного экрана Orion? [Ответ] Все идет хорошо. Мы потратили много времени на то, чтобы разобраться в первопричине. [Послеполетный анализ беспилотного аппарата Orion, который облетел вокруг Луны в рамках миссии Artemis I в 2022 году, показал, что из-за замедления движения капсулы атмосферой Земли было удалено больше теплозащитного материала, чем ожидалось.] Мы продолжаем проводить тестирование и анализ, пытаясь создать термоструктурную модель прямо сейчас. (...) Мы собираемся создать независимую группу рецензентов, надеемся, что начнем в конце этого месяца, чтобы еще одна пара людей могла сказать: "Мы добрались до цели?" (...) Они [съемочная группа Artemis II] очень рады, что мы создаем независимую группу рецензентов, чтобы привлечь внимание там. (...) [Вопрос] Поскольку "Артемида" разрабатывается в рамках программы "от Луны до Марса", существует ли такая же срочность в том, чтобы высадить людей на Марс как можно скорее? [Ответ] Я не думаю, что мы достигнем этого в 2030-х годах. (...) мы также хотим извлечь уроки из наших лунных миссий, так что, возможно, это отодвигает сроки отправки человека на Марс на начало 2040-х годов. (...) [Вопрос] SpaceX, похоже, намерена достичь Марса до 2040-х годов - Илон Маск предположил, что это произойдет уже в 2029 году. Имеет ли значение, будут ли первые люди отправлены на Марс с частной миссией, а не с правительственной? [Ответ] Я думаю, что цели у них разные. Если ваша цель - просто попасть туда и не возвращаться, это не то, что мы поддерживаем. (...) Так что, если SpaceX хочет попасть туда по своим параметрам, это действительно их дело. Но наша цель - вернуть нашу команду обратно. (...) [Вопрос] Насколько важен процесс возвращения образцов с Марса (MSR) для отправки экипажа НАСА на Марс? [Ответ] Есть одна очевидная связь: защита планеты, даже при возвращении образцов с Марса, она невероятно сложна. Мы активно работаем над тем, чтобы выяснить, как будут содержаться и храниться образцы для защиты от перекрестного заражения, а также как мы сможем убедиться, что экипажи не оставят микробов на Марсе и ничего не привезут с собой. Таким образом, все, что делает Mars Sample Return, чтобы помочь нам продвинуться по этому пути, идеально, даже если после этого не было никакой дополнительной связи. (...) [Вопрос] Таким образом, похоже, что отмена MSR - это не вариант. [Ответ] в конечном счете, я возвращаюсь к первому вопросу, о котором вы меня спросили: мы несем ответственность за то, чтобы всегда просматривать наши программы и спрашивать: "Как у них дела?" (...) На данный момент мы не хотим их отменять, но мы стараемся сохранить наши варианты открыты. (...) [Вопрос] Забегая вперед, скажите, как ограниченный бюджет, указанный в запросе на 2025 финансовый год, повлияет на ваши планы на будущие годы? [Ответ] (...) Нам все еще нужно обосновать любые дополнительные расходы, которые нам понадобятся, и мы это сделаем. В конечном счете, мы хотим развивать нашу науку; мы хотим заняться аспектами авиационной безопасности; нам нужны наши технические разработки для проведения исследований; нам нужна разработка коммерческих объектов на низкой околоземной орбите. (...) Мы не говорим, что собираемся просить 50 миллиардов долларов, но мы собираемся включить в него то, что, по нашему мнению, необходимо для продвижения наших миссий вперед".

Кейт Баттон. Ассистент по искусственному интеллекту VIPER (Keith Button, VIPER's AI assistent) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №6, 2024 г., стр. 16-23 в pdf - 2,43 Мб
"Эдвард Балабан, научный сотрудник исследовательского центра Эймса НАСА в Кремниевой долине (...), в настоящее время руководит стратегическим планированием миссии VIPER по исследованию летучих веществ Polar Exploration Rover. Планируется, что VIPER размером с гольф-кар приземлится на южном полюсе Луны в ноябре [2024 года], чтобы найти воду и водородный лед в качестве своей главной цели. Еще в 2014 году (...) Балабан размышлял над решениями, которые должны были бы принять операторы, чтобы направить луноход по Луне таким образом, чтобы максимально использовать научные возможности его пребывания на поверхности. Потребовался бы первоначальный план, а затем, как только операторы смогли бы лучше рассмотреть местность с помощью камеры или нескольких камер лунохода, маршрут нужно было бы корректировать по мере движения лунохода. (...) Он подумал: что, если бы ИИ [искусственный интеллект] можно было запрограммировать на взвешивание не только всех факторов, влияющие на выбор наилучшего текущего маршрута, но наилучший маршрут с учетом всех этих будущих решений? (...) Он нацарапал на салфетке название: "SHERPA" - консультант по планированию работоспособности системы в режиме реального времени. (...) Программное обеспечение, которое сейчас находится на компьютерах в NASA Ames, впервые заработало, когда Балабан и планетологи использовали его для планирования набора первоначальных потенциальных маршрутов для VIPER. (...) Как только марсоход достигнет земли, SHERPA поможет менеджерам в режиме реального времени внести коррективы в навигационный план это зависит от таких факторов, как то, достаточно ли быстро луноход передвигается по неизученным скалам, чтобы достичь всех желаемых мест бурения за отведенное время. (...) Что несомненно, так это то, что время будет не на стороне VIPER. У лунохода будет 100-дневное лунное лето, в течение которого тени в районе южного полюса станут слишком длинными, чтобы солнце могло подзарядить его батареи с помощью солнечных батарей. Кроме того, половину этого времени VIPER придется провести в спячке. Это связано с тем, что из-за смещения углов наклона Земли относительно Луны каждые две недели Земля опускается за лунный горизонт. Это делает невозможным радиосвязь с VIPER до тех пор, пока Земля не поднимется снова через две недели. (...) Согласно планам, марсоход должен пройти несколько километров, останавливаясь примерно в дюжине мест в затененных районах, стараясь не терять Землю из виду. Ему будет приказано остановиться, чтобы пробурить скважину на глубину до метра под поверхностью в поисках льда, измерить содержание и температуру грунта, а затем снова выйти на солнечный свет, чтобы его аккумуляторы могли подзарядиться. Однако эти основные участки опасны. Если луноход застрянет в одной из теней, он не сможет подзарядиться, и миссия будет окончена. Аналогичным образом, миссия будет завершена, если VIPER потеряет связь, заехав за край кратера, который блокирует обзор лунохода на Землю. (...) Искусственный интеллект SHERPA больше основан на моделях, чем на данных, что отличает его от приложений для искусственного интеллекта, популярность которых резко возросла среди потребителей за последние 18 месяцев. (...) SHERPA, с другой стороны, была адаптирована к фундаментальным трудностям планирования в неизвестной среде без достаточного количества данных, на которые можно опереться. (...) SHERPA определит каждое состояние лунохода с помощью 12-15 переменных, включая время, его местоположение, заряд батареи, время, через которое он потеряет солнечный свет в текущем местоположении, качество местности и прогнозируемую глубину залегания льда в текущем местоположении. (...) Продолжая, они чтобы разработать SHERPA для VIPER, они решили разбить планирование модели искусственного интеллекта на более мелкие части. Вместо того чтобы заранее просчитывать все возможные ветви принятия решений, они попытались заставить SHERPA рассчитать только те будущие ветви, которые будут исходить из текущего состояния VIPER. Это также было слишком сложно рассчитать с помощью компьютера, поэтому они попытались разбить планирование SHERPA на отдельные лунные дни (...), Но даже сосредоточение внимания только на двухнедельных периодах было слишком сложной вычислительной задачей - потребовалось несколько часов, чтобы просмотреть только одно предложенное дерево маршрутов. (...) Вместо того, чтобы точно планировать, сколько всего сможет выполнить VIPER за двухнедельный период, они попытались оценить, насколько велик потенциал для проведения качественной научной работы: достичь лучших мест бурения и большинства локаций в течение 100-дневной миссии, не подвергая луноход риску не хватает безопасного убежища для зимней спячки, если что-то пойдет не так. (...) Такое решение проблемы также позволило ученым взвесить свои предпочтения, поскольку сначала были определены потенциальные маршруты с наибольшим научным потенциалом, без предварительного установления точного маршрута и расписания, говорит Балабан. (...) Как только люди будут довольны шаблоном основного маршрута что касается научных целей, то SHERPA рассчитает - перед полетом VIPER на Луну - точный маршрут и продолжительность остановок на каждой научной станции. (...) Прежде чем VIPER достигнет лунной поверхности, план будет составлен на основе распределения вероятностей для неизвестных величин, таких как продолжительность научных работ, скорость лунохода и его энергопотребление в постоянно затененных областях. По мере выполнения миссии модель будет обновляться. С помощью этого плана - сначала детали, а затем построение маршрута - SHERPA может гораздо быстрее разрабатывать наилучшие планы и реагировать на незапланированные обстоятельства, а некоторые ответвления на случай непредвиденных обстоятельств планируются заранее. (...) Модели плана маршрута будут обновлены во время двухнедельной спячки на основе новой информации, собранной в ходе реальных операций на Луне. После VIPER Балабан видит потенциальные возможности применения SHERPA в ряде других миссий НАСА."

Кэт Хофакер. Скафандры завтрашнего дня (Cat Hofacker, Tomorrow's spacesuits) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №6, 2024 г., стр. 30-37 в pdf - 2,97 Мб
"Одно из изменений, внесенных НАСА после завершения эры "Аполлонов" и начала эры космических шаттлов, было связано со скафандрами. Вместо того чтобы заказывать цельные мягкие костюмы по индивидуальному заказу, были изготовлены компоненты в соответствии со спецификациями НАСА разных размеров, чтобы астронавты могли комбинировать их друг с другом, что позволило сократить расходы на экипировку более 100 астронавтов разного роста и веса. Другой шаг был сделан в сторону жесткого корпуса из стекловолокна, который, помимо прочего, должен был защищать владельцев от возможных столкновений с обломками при проведении внекорабельных мероприятий, эвакуации с Международной космической станции. (...) Что касается наземных скафандров, то версии "Аполлона" теперь являются музейными экспонатами, поэтому новые понадобятся для возвращения на Луну в рамках миссии "Артемида III", запланированной на 2026 год, в которой должна принять участие первая женщина, ступившая на лунную поверхность. (...) Что касается стратегии приобретения - это тоже кардинально изменилось за прошедшие десятилетия, когда НАСА перешло от костюмов, сшитых на заказ в 60-х и 70-х годах, к костюмам, которые сочетаются друг с другом, в 80-х годах. Теперь происходит, возможно, самое смелое изменение: на этот раз НАСА установило более широкие требования, предоставив подрядчикам больше свободы в проектировании, при условии, что безопасность скафандров будет доказана в ходе испытаний в некоей "космической среде". НАСА также будет арендовать скафандры, а не владеть ими. Стратегия начала реализовываться в 2022 году, когда хьюстонская компания Axiom Space получила контракт на 228 миллионов долларов на поставку двух скафандров Artemis III surface, а компания Collins Aerospace, занимающаяся EVA, - на 97,2 миллиона долларов на изготовление новых скафандров для выхода в открытый космос. В прошлом году произошел неожиданный поворот, когда НАСА использовало опцию "кроссовера" в каждом контракте, выплачивая Axiom дополнительную плату за адаптацию лунного костюма для выхода в открытый Космос и столько же Collins за создание наземного варианта. (...) Если говорить о SpaceX, то она разработала свой собственный костюм для выхода в открытый космос без участия НАСА и может удивить всех в этом году, совершив первый коммерческий выход в открытый космос (...) Вот основные соображения по дизайну: [Внешний вид] Расположите в ряд прототипы костюмов для выхода в открытый космос Axiom, Collins и SpaceX, которые тестирует каждая компания они стоят бок о бок, и вашей первой мыслью, вероятно, будет, что костюмы Axiom и Collins выглядят очень похожими. Во многом это объясняется тем, что обе компании стремятся к созданию "единой конфигурации скафандра" (...), что означает конструкцию, которая требует всего лишь нескольких модификаций для перехода с НОО [низкой околоземной орбиты] на лунную поверхность и наоборот. (...) Оба скафандра должны быть белыми - для лучшего охлаждения астронавтов за счет отражения солнечного света. (...) Оба костюма также должны включать в себя проверенные временем элементы, которые восходят к дизайну Apollo: шлемы в форме пузырей, перчатки с резиновыми наконечниками и большие "рюкзаки" жизнеобеспечения, в которых находятся дыхательные аппараты астронавтов. (...) Напротив, бело-черный костюм SpaceX выглядит более облегающим - лишь немного более объемным, чем тефлоновые костюмы, которые астронавты надевают для полетов в капсулах Crew Dragon на МКС и обратно. (...) Среди изменений, по словам SpaceX, внешний слой скафандра EVA состоит из "нового материала на текстильной основе" с вкраплениями швов, "чтобы обеспечить большую гибкость астронавтам в условиях повышенного давления, сохраняя при этом комфорт в условиях пониженного давления". Еще одним существенным отличием от проектов Axiom и Collins является то, что SpaceX отказалась от громоздкого рюкзака жизнеобеспечения в пользу пуповины. (...) Несмотря на относительную простоту, этот подход может оказаться не идеальным, в частности, для лунных скафандров, поскольку это ограничило бы расстояние, на которое астронавты могли бы удаляться от своих посадочных модулей. [Комплектация] Пожалуй, самое большое различие между тремя моделями заключается в том, как астронавты будут надевать и снимать их. (...) Для своего скафандра EVA компания SpaceX сохранила застежку-молнию от своего скафандра ascent, но вместо одной молнии, проходящей по внутренней стороне ног, в скафандре EVA на талии у костюма Collins есть спиральные молнии (...) В отличие от этого, костюм Collins застегивается на талию, но с некоторыми дополнительными шагами (...) Для своего лунного костюма Axiom выбрала еще один способ застегивания. Вместо застежек-молний на скафандрах Apollo астронавты Artemis III будут надевать свои костюмы Axiom сзади, через люк сбоку рюкзака для систем жизнеобеспечения (...) [Размеры и мобильность] костюмы SpaceX были изготовлены на заказ для каждого члена экипажа. Однако на веб-сайте SpaceX отмечается, что "строительство базы на Луне и города на Марсе" потребует производства "миллионов" скафандров, и что компания сможет "производить и адаптировать" скафандр EVA "к различным типам телосложения". В отличие от этого, Axiom и Collins принимают они основаны на модульном подходе программы shuttle к изготовлению рук, ног, перчаток и ботинок разных размеров. (...) Что касается диапазона движений, то Axiom и Collins говорят, что первоначальные испытания дают им уверенность в том, что их костюмы позволят астронавтам легко передвигаться на НОО и по поверхности Луны. (...) [НОО против Луны] Для Artemis III компания Axiom добавила несколько компонентов, разработанных специально для защиты от суровых условий в районе южного полюса, где предстоит высадка экипажа. В постоянно затененных районах, куда не проникает солнечный свет, температура будет достигать минус 230 градусов по Цельсию, поэтому астронавты Artemis будут носить ботинки с подкладкой из изоляционного материала. У каждого астронавта также будет налобный фонарь на шлеме для обеспечения видимости, поскольку угол падения солнца отбрасывает большие тени на валуны и другие крупные выступы. В скафандре также должны быть все инструменты, необходимые астронавту для выполнения любых научных задач, таких как сбор образцов лунных пород и грязи. (...) НАСА делает ставку на то, что высадка на Луну также послужит основой для планирования его первой миссии человека на Марс, которая предположительно запланирована агентством на 2040-е годы".

Джонатан О'Каллаган. «Измеряя Артемиду» (Jonathan O'Callaghan, Taking Artemis' measure) (на англ.) «Aerospace America», том 62, №6, 2024 г., стр. 38-45 в pdf - 2,30 Мб
"Согласно последнему графику НАСА, нам осталось чуть больше двух лет до того, как мы станем свидетелями исторического момента: возвращения людей на Луну. Вот краткий обзор того, что должно произойти в ближайшее время: SpaceX должна вывести космический корабль Starship на околоземную орбиту с помощью сверхтяжелой ракеты-носителя, чтобы доказать, что она может сделать то же самое с лунной посадочной версией Starship стоимостью 2,9 миллиарда долларов. В ходе миссии 2026 года у этой системы посадки человека на космический корабль Starship после отделения от Super Heavy будет израсходовано топливо, поэтому SpaceX должна показать, что ее можно заправить на околоземной орбите, чтобы продолжить полет на лунную орбиту, а затем спуститься на поверхность и вернуться обратно. В ближайшее время должно быть запущено несколько космических кораблей, чтобы накопить топливо на складе, который еще не существует, но который Илон Маск описал как массовую версию Starship. Что касается членов экипажа, то они будут доставлены на лунную орбиту отдельно, в капсуле Orion на борту ракеты NASA Space Launch System. Оказавшись там, они должны пристыковаться к заправленному космическому кораблю для посадки. Но прежде чем НАСА доверит Космическому кораблю их жизни, SpaceX должна посадить на Луну незанятый космический корабль и снова взлететь. Можно утверждать, что у НАСА все немного проще. В преддверии 2026 года оно должно отправить экипаж на облет Луны в рамках миссии Artemis II, человеческой версии беспилотной демонстрации Artemis I в 2022 году. Учитывая все это, выполнимость намеченной на сентябрь 2026 года задачи по запуску "Артемиды III" остается открытым вопросом (...) В "Аполлоне-11" для отправки трех астронавтов в космос и двух из них на поверхность потребовалось отправить всё на одной ракете "Сатурн V". В Artemis III для доставки четырех астронавтов в космос и двух на поверхность потребуется более чем в два раза больше оборудования. (...) План "сложный", - говорит Абхи Трипати, аэрокосмический инженер из Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли и бывший руководитель миссии в SpaceX. - У вас есть запуск SLS, у вас есть "Орион", у вас есть "Звездолет", летающий вверх и вниз. В какой-то момент следует задать неизбежный вопрос: есть ли способ упростить архитектуру?" НАСА не проявило склонности к этому. (...) История программы и высказывания руководителей свидетельствуют о том, что они скорее нарушат график, чем перестроят архитектуру. (...) В марте [2024], SpaceX доказала, что может запустить космический корабль в космос, хотя при входе в атмосферу корабль распался. Следующей вехой станет отправка космического корабля в космос и обратно, чтобы доказать его многоразовость. В какой-то момент за этим последует демонстрация передачи топлива между двумя космическими кораблями в качестве шага к хранилищу. (...) Топливо необходимо будет хранить в холодном состоянии, чтобы избежать или ограничить выкипание с течением времени. (...) SpaceX не уточнила логистику передачи и хранения топлива. (...) Также менялись данные о том, сколько запусков Starship потребуется для заполнения склада [до 12-15 запусков?]. (...) Лиза Уотсон-Морган, руководитель программы НАСА "Система посадки человека" в Алабаме, рассказала мне в интервью, что она ожидает, что SpaceX начнет орбитальные испытания в следующем году [2025], чтобы выяснить, насколько серьезной будет проблема с выкипанием топлива или другими факторами. (...) Что касается того, как астронавты будут переходить, Уотсон-Морган говорит, что работа над стыковочным устройством, которое "не получило широкой огласки" при посадке с "Ориона" на "Starship", уже ведется. (...) Что касается самой важной посадки, то проблем много. Starship приземлится на базу первым, и неопределенное количество из его шести двигателей замедлит его. Ранее Маск заявлял, что для маневра посадки могут быть установлены дополнительные двигатели, расположенные выше корабля. (...) После приземления также встанет вопрос о спуске астронавтов на поверхность из зоны экипажа, которая, по оценкам Трипати, будет расположена примерно в 30 метрах от спускаемого аппарата (...) предполагают, что два астронавта сойдут на поверхность на внешнем лифте, и испытания уже ведутся. (...) В ответ на вопросы, отправленные по электронной почте, НАСА сообщило, что, как только Starship приземлится, астронавты должны открыть люк для полезной нагрузки, чтобы вывести лифт за пределы посадочного модуля, а затем забраться внутрь и спуститься на поверхность. Если вы думаете, что это звучит потенциально опасно, то вы не одиноки. (...) Уотсон-Морган говорит, что для того, чтобы НАСА сертифицировало Starship как безопасный для перевозки людей, ему может потребоваться своего рода резервное копирование. "Существует дополнительный механизм, над которым мы работаем совместно со SpaceX, чтобы убедиться, что у нас есть возможность вернуть экипаж обратно, если лифт выйдет из строя", - говорит она. (...) Кроме того, необходимо учитывать устойчивость Starship при посадке. Посадочный модуль Eagle на "Аполлоне-11" был коротким и приземистым по сравнению со Starship. В частности, Eagle был около 9 метров в поперечнике, как и Starship, но Starship будет 50 метров в высоту по сравнению с 7-метровым Eagle. "В целом, я считаю, что все лунные аппараты, и, конечно же, два лунных аппарата с людьми по контракту, - имеются в виду Starship и Blue Moon от Blue Origin, - имеют очень высокую планку, чтобы доказать НАСА, что они могут безопасно приземлиться и не перевернуться", - пишет Трипати по электронной почте. (...) Как и во многом в программе Artemis, отсутствует определенность в отношении посадки и технологий, от которых будут зависеть действия астронавтов. На данный момент даже те, кто должен быть ярыми сторонниками Artemis, жаждут узнать больше о посадке, о концепции склада топлива, о технологии стыковки для миссии, которая теоретически может состояться всего через 27 месяцев".