  А это уже европейцы, с КА «Марс-экспресс»: 3 июля 2003 года, 8 млн км от Земли |
Снимок Земли с расстояния миллионы километров очень интересен. Но ещё более - вместе с Луной, что даёт представление о масштабах расстояний и размеров. Вот снимок внизу - нет слов, красив. 3 ноября 1973 года, снято "Маринером-10" с расстояния 2,6 млн. км. Но это комбинированный снимок - на одном кадре Земля с Луной не получались. Фотошопят часто. А вот справа вверху - фото с КА "Вояджер-1". КА стартовал 5 сентября 1977 года. 18 сентября, в ходе калибровки приборов, "Вояджер-1" сделал снимок Земли с Луной с дистанции 11,66 млн км.
| И вправду - к его радости и изумлению, с небес, рассекая теплый вечерний воздух, тихо, как-то интеллигентно спустился длинный серебряный звездолет. Выдвинулись длинные опоры, совершая изящные балетные па во славу технического прогресса. Звездолет легко опустился на землю, и его ненавязчивое гудение разом стихло, точно убаюканное вечерней тишиной. Сам собой откинулся трап. Из люка вырвался столб света. В нем обрисовался силуэт высокой фигуры. Фигура сошла по трапу и остановилась перед Артуром. - Ты козел, Дент, - промолвила она просто. То был самый что ни на есть инопланетный инопланетянин. Чисто инопланетная долговязость, чисто инопланетная приплюснутая голова, чисто инопланетные глазки-щелочки, экстравагантно-складчатое золотое одеяние с воротником чисто инопланетного покроя и бледная, серо-зеленая инопланетная кожа, сияющая тем особым блеском, который дается большинству серозеленоликих субъектов лишь благодаря постоянному массажу и самому дорогостоящему мылу. ... - Ты козел, - повторил инопланетянин. - Никчемная дырка от бублика. - Э-э-э?… Существо кивнуло само себе, произвело чисто инопланетный щелчок застежкой папки и направилось к своему кораблю. - Э-э… - в отчаянии выпалил Артур, - э-эй! - И нечего тут! - рявкнул инопланетянин. Он взошел по трапу и исчез в недрах корабля. Люк сам собой захлопнулся. Звездолет басовито загудел. Дуглас Адамс. «Автостопом по галактике» |
Событие уникальное, собравшее дюжину приоритетов, не менее. Но мелких. Поэтому даже трудно выделить наиболее важное. Вот лишь главные:
1) это был первый тестовый полёт с выводом достаточно бесполезной нагрузки на гелиоцентрическую орбиту. Новые РН в космосе, естественно, испытывались. Поначалу там непременно был какой-нибудь дешёвый аппарат, который не очень жалко, потом стали вкладывать модули ГБ (габаритный блок), набитые разными датчиками, чутко прослушивающими работу новой РН. Более прочих известны испытания РН "Атлас - Центавр", когда модель КА отправляли на миллион километров от Земли (ни разу из сферы Земли они не вышли). И за все 60 лет ни единого раза РН не отправляла ничего в СД Солнца с чисто тестовыми задачами.
2) Это первая частная РН такого размаха. Это, конечно, не имеет отношения к баллистике и инженерии, но всё же - факт
3) Это первая реклама (сейчас говорят - маркетинговый ход) такого масштаба. Поскольку сделано гениально и рекламируется не какая-то бытовуха и даже не автомобиль (ну, малость есть), а вообще романтика космических полётов, то ничего подобного в космосе не было. Это не кока-колу на ОКС пить.
Илон Маск демонстрировал в испытательном полёте РН Falcon Heavy возможность своей ракеты запускать полезную нагрузку до орбиты Марса. Сейчас все научные аппараты дороже самой ракеты, поэтому Маск заявлял, что он запустит «самую глупую вещь, которую мы можем себе представить». И не объявил, ЧТО. Информация, конечно, просочилась, но в неё просто не поверили, даже зная всю эстравагантность Маска. Но 22 декабря 2017 года Маск сам опубликовал фотографии самого автомобиля, превращённого в полезную нагрузку. Автомобиль был установлен в наклонном положении над адаптером полезной нагрузки. 5 февраля 2018 Илон Маск опубликовал фотографии автомобиля за день до запуска, показав и манекен в космическом скафандре SpaceX, сидящий за рулём автомобиля. Автомобиль Roadster образца 2010 года цвета «Полуночная вишня» принадлежал лично Маску, электрический спорткар небольшой серии (около 2450 экземпляров). Антураж вокруг запуска был полный. При запуске автомобиль врубил песню Дэвида Боуи «Space Oddity» (приблизительный перевод - "космический чудак"). Песня впервые вышла в свет за 5 дней до старта "Аполлона-11" и стала культовой.
В бардачке лежал роман Дугласа Адамса «Автостопом по галактике» (издан в 1979). Надеюсь, все читали эти весёлые приключения Артура Дента, начавшиеся с кончины Земли (вместе с населением), которую сравняли дорожные галактические строители. Там несколько книг и много историй, из которых мне больше понравилась встреча с бессмертным существом по имени Охмешконасыпатель Конца-Краю-Не-Знающий, поставившим для себя трудновыполнимую задачу - оскорбить всех обитателей Вселенной лично.
Ещё в бардачке было полотенце и табличка (или надпись на экране) Don't Panic ("Без паники"). Это тоже оттуда же. Полотенце как бы символ состоятельности автостопщика (всегда должно быть с собой, остальное подразумевается), а надпись была на обложке "Справочник Автостопщика" в романе. Артур Кларк как-то сказал, что совет Дугласа Адамса «не паникуй», пожалуй, лучший совет, который можно дать человечеству.
Falcon Heavy была запущена 6 февраля 2018 года в 20:45 UTC и вывела макет полезной нагрузки на околоземную орбиту. На 29-й минуте полёта второе, 30-секундное включение ступени подняло орбиту до 180 х 6951 км, наклонение 29°. Третье включение выполнено через 6 часов после запуска, ступень вышла на гелиоцентрическую орбиту с перигелием 0,98 а. е. и афелием 1,67 а. е. В июле 2018 года Roadster пересек орбиту Марса, а в ноябре достиг максимального удаления от Солнца - 255 млн км, немного дальше орбиты Марса.
В СД Марса Roadster попасть не может. В ближайший миллион лет он будет куролесить невдалеке с вероятностью в 6% упасть на Землю (за миллион лет). Батареи были способны работать только 12 часов после запуска и честно отработали, фото части авто на фоне Земли и маникена по имени Starman получено.
50 VASIMRЭто всего лишь третий под электрического (плазменного, ионного) двигателя. К плазме человечество уже привыкло, плазменные телевизоры - банальность, плазменные двигатели ориентации работают в космосе полвека, причём Россия - практически лидер рынка. Есть холодные ЭРД, где ионы просто разгоняются электрическим полем и выбрасываются. Есть термоэлектрические, где их ещё и греют для лучшего эффекта. А по конструкции - в зависимости от расположения магнитных полей и ускорителей частиц бывают двигатели Холла и ионные двигатели. У обоих есть достоинства и недостатки, и один общий НЕДОСТАТОК - малая тяга. Вот VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом) пытается занять среднюю позицию между мощными спринтерами ЖРД и слабенькими стайерами - ЭРД. Суть двигателя в том, что связи благородных нейтральных газов типа аргона рвут не магнитными полями, а радиочастотной установкой, разогревая плазму до 1 млн. градусов. Плазма (в отличие от прежних плазменных двигателей) нигде не косается никаких конструкций и удерживается сверхпроводящими магнитами. А потом выбрасывают, конечно. В Вики (русской) и др. написано, что изобрёл способ космонавт Чанг-Диас. Это, конечно, враньё. Он основал компанию в 2005 году, чтобы заняться чем-то на досуге после рекордных 7 полётов в космос.
Первый эксперимент VASIMR был проведен в Массачусетском технологическом институте (MIT) в 1983 году. В 1990-х годах усовершенствован. В 1995 году Advanced Space Propulsion Laboratory (ASPL) была основана в Центре Джонсона НАСА, с оборудованием из MIT. В 1998 году первый эксперимент по геликоновой плазме был проведен в ASPL. Эксперимент VASIMR VX-10 в 1998 году позволил достичь высокочастотного плазменного разряда в геликоне до 10 кВт и VX-25 в 2002 году до 25 кВт. К 2005 году прогресс в ASPL включал в себя полное и эффективное производство плазмы и ускорение ионов плазмы с тягой 50 кВт, 0,5 ньютона, электрическая эффективность составляла 59% при 65% эффективности повышения скорости ионов.
Франклин Чанг Диас стал председателем и исполнительным директором компании Ad Astra по разработке этого двигателя 23 июня 2005 года. Причём, будучи костариканцем, он обосновался в Либерии, центре одной из провинций Коста-Рики, в кампусе Университета Земли.
Эксперимент VASIMR мощностью 100 киловатт был успешно проведен к 2007 году. Тягу удалось повысить втрое.
Ожидалось, что VX-100 будет иметь эффективность повышения скорости ионов 80%, но не смог достичь этой эффективности из-за потерь от преобразования электрического тока постоянного тока в радиочастотную мощность и вспомогательного оборудования для сверхпроводящего магнита. В отличие от этого, проверенные в 2009 году современные конструкции ионных двигателей уже работали при 80% общей энергоэффективности двигателя. 24 октября 2008 года компания объявила в пресс-релизе, что компонент генерации геликоновой плазмы двигателя VX-200 мощностью 200 кВт достиг рабочего состояния. Ключевая технология достигла 98% эффективности. Геликонный разряд использовал 30 кВт радиоволн, чтобы превратить газообразный аргон в плазму. Оставшиеся 170 кВт мощности были направлены на ускорение плазмы посредством ионно-циклотронного резонансного нагрева. На основании данных испытаний VX-100 ожидалось, что двигатель VX-200 будет иметь эффективность системы 60-65% и потенциальный уровень тяги 5 Н. Основной проблемой стал отвод тепла. В вакууме это сложно. И ещё - испытания очень трудны, потому что двигатель может работать только в вакууме. И ещё - как подействуют все эти радиочастоты и поля на близлежащее оборудование? И ещё - где взять 200 квт электроэнергии? На МКС всего 110 квт, хотя панели раскинулись площадью в стадион!
Апрель-сентябрь 2009 года - проведены испытания мощностью 200 кВт на прототипе VX-200 со встроенными сверхпроводящими магнитами. Ноябрь 2010 года - длительные испытания на полную мощность, которые достигли установившегося режима работы в течение 25 секунд.
Январь 2011 года - расчёты подтвердили, что расчетная точка для оптимальной эффективности VX-200 составляет 50 км/с, или Isp - 5000 с. КПД системы (от постоянного тока к мощности двигателя) составил 60% при использовании аргонного топлива. VX-200 создает тягу около 5,4 Н при общей радиочастотной мощности 200 кВт и 3,2 Н при радиочастотной мощности 100 кВт.
2 марта 2011 года Ad Astra и NASA Johnson Space Center подписали соглашение о поддержке для сотрудничества в области исследований, анализа и разработки космических криогенных магнитов и электрических движителей, которые разрабатываются Ad Astra. К февралю 2011 года около 100 человек из НАСА работали с Ad Astra над интеграцией VF-200 на МКС.
К 2013 году выполнено более 10 000 пусков двигателя с аргоновым топливом на полной мощности, демонстрируя более 70% КПД двигателя по сравнению с ВЧ мощностью. НАСА договорилось о установке опытной установки на МКС в 2015 году. Для поддержания высоты МКС и маневров нужно 7,5 т топлива. Чанг-Диас обещал заменить его на всего 300 кг аргона.
В марте 2015 года Ad Astra получила от НАСА награду - 10 миллионов долларов. Новый двигатель начали отрабатывать - VX-200SS, (SS в названии означает «установившийся режим»). Однако в 2015 году НАСА прекратило планы доставки VF-200 на МКС. Представитель НАСА заявил, что МКС "не была идеальной демонстрационной платформой для желаемого уровня производительности двигателей". Ad Astra заявила, что испытания двигателя VASIMR на МКС останутся одним из вариантов после будущей демонстрации в космосе. Работа с НАСА продолжалась в 2015 году в рамках программы НАСА NextSTEP (см. выше), предусматривающей проведение 100-часового испытания в вакуумной камере двигателя VX-200SSTM.
В августе 2016 года Ad Astra объявила о завершении основных этапов первого года трехлетнего контракта с НАСА. Это позволило впервые запустить мощные плазменные двигатели с установленной целью достичь 100 часов при 100 кВт к середине 2018 года. В августе 2017 года компания сообщила о завершении 2-го этапа для электрического плазменного ракетного двигателя VASIMR. НАСА одобрило переход Ad Astra на переход к VX-200SS мощностью 100 кВт.
Об установке на МКС речи уже не шло.
В августе 2019 года Ad Astra объявила об успешном завершении испытаний радиочастотного блока обработки нового поколения (PPU) для двигателя VASIMR, построенного канадской компанией Aethera Technologies Ltd. Мощность 120 кВт и более 97% эффективности электрической и радиочастотной мощности, при этом удалось сильно снизить массу.
И всё же - с одной стороны реальность программы "К Марсу за 39 дней", с другой стороны - прав Зубрин, главный критик VASIMR, который указывает, что сколь ни повышай эффективность, тепла остаётся столько, что нужны радиаторы размером с футбольное поле. Увидим, кто прав.
 | Mercury Dual Imaging System (MDIS). Масса: 8,0 кг, Мощность: 7,6 Вт, Разработка: Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса Это 2 камеры, которые и делали съёмку |
Менее известное фото Солнечной системы. В отличие от "Вояджера, фотографирующего Систему с окраины, почти сзади, где планеты светились "вполнакала", все в фазах, некоторые освещены лишь на четверть, это фото "анфас", снимки сделаны почти с орбиты Меркурия (он в стороне, аппарат к нему приближается для окончательной парковки).
Ученые составили мозаику, которая собрана из снимков, выполненных как широкоугольной, так и узкоугольной камерами «Мессенджера» в период времени с 3 по 16 ноября 2010 года. На представленной картинке видны все планеты Солнечной системы, за исключением Урана и Нептуна, которые находились на расстоянии 3 и 4,4 млрд км соответственно, оптика КА на них не рассчитана. Однако их местоположение на снимках отмечено. Плутон не виден и даже не отмечан, его уже изгнали из семьи планет.
Важно понимать и то, что "Вояджер" мог делать огромную экспозицию, расстояние его от планет практически не менялось и оптика была "заточена" на съёмку слабоосвещённых объектов, у "Мессенджера" всё было строго наоборот.
Разделение связки (сцепки, комплекса, двух и более модулей) вещь несравненно гораздо более простая, чем обратный процесс - стыковка в космосе. И всё же. На первых порах не всегда это получалось и у Земли - то ИСЗ не отделялся, то разделившиеся части сталкивались. Но, в конце концов на геоцентрических орбитах это стало полнейшей рутиной. Чего нельзя сказать о дальнем космосе. Разделение одной ПН на несколько требовалось нечасто, обычно для отделения СА. Но отделялся спускаемый аппарат, когда перелётный модуль (траекторный блок) нацелил его в нужную точку, в коридор входа. Например, "Венера-4" начала процесс предпосадочных операций в 45 тыс. км от планеты, а отделила СА практически в атмосфере. Но более совершенные перелётные модули не довольствовались ролью "автобуса", они сбрасывали СА, а сами выходили на орбиту ИС или пролетали планету. Для этого требовалась коррекция увода от планеты, а значит, надо разделиться пораньше. Советские АМС в этом случае отделяли СА за 2 дня до посадки. Но это тоже было уже в СД планеты (поправьте, если не так). Поэтому уникальную операцию по зондированию Венеры миссии «Пионер - Венера-2» нельзя не отметить. "Автобус" АМС нёс 4 зонда, 1 большой, с парашютом и 3 малые - только с аэрощитом. Всем зондам было положено передать ценную информацию об атмосфере Венеры и разбиться об её поверхность. Одному это не удалось (в смысле - разбиться). Сам главный модуль должен был передавать информацию до самой своей гибели в верхних слоях атмосферы. Но не на это сейчас внимание, а на процесс разделения.15 ноября 1978 года Большой зонд отделился от траекторного блока. До Венеры было ещё 12 млн. км! Точнее говоря в той точке, куда нацелился зонд, никакой Венеры и не было. Она там появится нескоро, но зонд точно войдёт в атмосферу над её экватором. 20 ноября отделились и 3 малых зонда - на расстоянии 10 млн. км. Все зонды при отделении были раскручены для стабилизации и все они молчали, экономя энергию. Лишь 5 декабря за 22 минуты до атмосферы они все включились и с удивительной точностью зондировали Венеру, причём в заранее выбранных местах, полностью оправдывая свои названия - "Ночь", "День" и "Север".
1 октября 2020 года в честь годовщины образования Китайской Народной Республики китайское телевидение показало китайский флаг (размером 39x26 см и массой 144 г). Флагов в Китае в тот день вполне могло быть и миллиард, но такой был единственный. Он красовался на борту КА «Тяньвэнь-1», улетающей к Марсу. Расстояние до Земли - 24.1 млн км. По нынешним временам не впечатляет, но никто до этого в полёте в дальнем космосе селфи не делал. И как это было сделано! Никаких манипуляторов с этим, как его... моноподом. От аппарата отстрелился наноспутник массой 680 г (вместе с устройством отделения - 950 г), не имеющий названия (разработан Шанхайской исследовательской академией космической техники SAST, SAST-1?). Наноспутник не имеет систем ориентации и стабилизации и, естественно, начинает вращение. Но он оснащен двумя широкоугольными камерами, которые установлены на противоположных сторонах корпуса; одна камера строит цветное изображение размером 800x600 элементов, а вторая - 1600x1200. Снимки делаются «вслепую» раз в секунду и передаются по wifi-протоколу с расстояния до 400 м. Бортовые батареи имеют заряд на один час работы. Сообщают, что на «Тяньвэнь-1» поставлено несколько «летающих камер». Поэтому стоит ждать SAST-2.Фокус имеет далеко идущие последствия. Если удастся включить в конструкцию много таких маленьких и дешёвых камер, то, пожалуй, сможем увидеть и кульминации космических событий. Подождём февраля 2021 года - не будет ли селфи при посадке?
Но и этого мало. Основной КА отследил отделение и уход наноспутника своей камерой. Из этих кадров был собран небольшой мультфильм.
 фильм. СССР, 1959 год |
Примерно в 1972 году решали - как использовать уже готовые корабли и РН "Сатурн" урезанной программы "Аполлон"? И были интересные предложения - отправить космонавтов на дальность в 1 млн км или вообще к пролетающему мимо астероиду. А какой был прекрасный разработанный план по облёту Венеры в 1973 году? Это было реально! Это было бы настоящим приоритетом и прославило бы программу не менее, чем экспедиции на Луну. И не прошло предложение. Администрация Никсона, разорив страну на войне в Индокитае, сворачивала дорогие программы. И налаживало отношения с СССР и Китаем, не использовав великий шанс. Корабль был использован в чисто политической миссии "Аполлон" - "Союз". Тоже неплохо, но не в смысле реализации экспансии в дальний космос. Вылет на миллион километров посчитали малоценным, полёт к астероиду - крайне опасным. «Сказали мне, что эта дорога меня приведёт к океану смерти, и я с полпути повернул обратно. С тех пор все тянутся передо мною кривые глухие окольные тропы» (цитата из Стругацких, которые цитируют японскую поэтессу Акико Ёсано). Почти полвека прошло, в электронике, программировании, связи, материаловедении произошли настоящие революции, но планы относительно дальнобойной пилотажки пока нельзя назвать иначе, как мечтами. Пока в планах - вернуться на Луну. Года через три. Ещё 10 лет назад были обнародованы планы, как на новом корабле "Орион" космонавты отправляются примерно в 2020 году на астероид в 6-месячное путешествие, потом планы стали пожиже, ну его, астероид, хорошо бы слетать для демонстрации к L1. А потом ещё пожиже - зачем космонавтов травить радиацией напрасно? - пусть корабль летит беспилотным! Ну, хоть так...
И вот итог - никто так далеко уже не летит. Хорошо бы в 2021 просто облететь Луну. Без космонавтов. Напомню, это приоритет СССР 1968 года...
Есть планы на дальний космос и у Маска. Наверняка что-то держат в секрете китайцы. Хорошо бы дожить до их осуществления...
А пока будем читать фантастику!
- Теперь мы имеем скорость, - сказал Иванов, - которая совершенно освобождает нас от притяжения Земли и ее спутника…
Земля все умалялась и походила уже скорее на яркую звезду, чем на планету. Фазы Земли и Луны без телескопа становились незаметны. Они были одинаковы: если Земля была с четверть, то и Луна тоже. Взрывание не прекращалось и действовало по направлению их истинного движения вокруг Солнца. Понемногу они удалялись от эклиптики, или земного пути. Земля стала не ярче Венеры; поблизости ее видели очень слабенькую звездочку - Луну.
К.Э.Циолковский. "Вне Земли" 1918 год
