«Земля и Вселенная» 1991 г №1 (январь - февраль)
зарубежной
космонавтики
Япония: старт в XXI век
Увеличение расходов на космические программы
В 1990 г. общие расходы Японии на деятельность в области космических программ составят 165 млрд иен (по курсу американского доллара на начало 1990 г. это соответствует немногим менее 1,12 млрд долл.), что на 4,6 % больше ассигнований 1989 г. В эту сумму не входят расходы частного сектора на производство таких компонентов, как спутники связи и космические станции, а также затраты на НИОКР, финансируемые промышленностью. Эти расходы обычно составляют более 75 % общих средств, расходуемых на исследования и разработки.
Самый большой вклад правительства Японии в бюджет финансирования космических программ идет через управление по науке и технике STA (Science and Technology Agency), которое в 1990 ф. г. имеет общие ассигнования в сумме 119,4 млрд иен. Из этой суммы 116,3 млрд должно быть выделено Национальному управлению по исследованию космического пространства NASDA (National Space Development Agency) и 2,5 млрд Национальной авиационно-космической лаборатории NAL (National Aerospace Laboratory).
Планы расходов NASDA на 1990 г. включают следующие важные программы: программа ракеты-носителя (РН) Н-2 — 38,58 млрд иен плюс дополнительно 10 млрд из фондов 1989 г.; телевизионный спутник BS-3 — 17,4 млрд иен; радиолокационный спутник ERS-1 — 11,54 млрд иен; космический модуль JEM (Japanese Experimental Module) — 9,8 млрд иен; технологический спутник EIS-6 — 9,52 млрд иен; разработка эксперимента для проведения в полете космической лаборатории «Спейслэб» — 7,05 млрд иен; метеорологический спутник GMS-5 — 4,39 млн иен; спутник связи CS-4 — 2,57 млрд иен; спутник дистанционного зондирования ADEOS — 1,7 млрд иен; исследования по экспериментальному спутнику сопровождения и передачи данных EDRTS (Experimental Data Relay and Tracking Satellite) — 92 млн иен.
«Space Markets», 1990, 6, 1
Частный космический консорциум
В начале мая 1990 г. 77 японских фирм, связанных с космосом, образовали частный консорциум для строительства японских ракет-носителей (РН) и спутников, а также осуществления их запусков на коммерческой основе. Об этом сообщила фирма «Мицубиси хэви индастриз» — организатор данного проекта.
Новая фирма под названием «Рокет системз» не будет, в отличие от европейского консорциума «Арианспейс», заниматься пусками ракет, которые останутся в ведении японского Национального управления по исследованию космического пространства (НАСДА). Инициатива создания консорциума, одобренная японскими властями, направлена на рационализацию и сокращение стоимости национальных космических программ, сказал представитель «Мицубиси хэви индастриз».
«Рокет системз» будет поставлять для НАСДА спутники, детали и двигатели ракет, а также различные материалы, используемые в космической технике. Начальный капитал нового консорциума 480 млн иен (3,2 млн долл.). В этом консорциуме будет участвовать крупная авиационно-космическая фирма «Исикавадзима харима хэви индастриз», а также такие гиганты японской промышленности и электроники как НЕК, «Тосиба», «Кавасаки хэви индастриз» и «Мицубиси электрик».
Поручая осуществление части своей космической программы частным фирмам, Япония, по мнению обозревателей, сразу же выходит на рынок запуска спутников, на котором ведущую роль играют США, Европа, СССР и даже Китай.
Проект ракеты на твердом топливе
Япония намерена разработать новую ракету на твердом топливе, способную выводить на орбиту полезную нагрузку массой 2 т. Об этом сообщила комиссия Научно-технического управления Японии.
Новая ракета М-5 предназначена для замены ракеты M-3S-2. Она используется с 1985 г. и, в частности, с ее помощью в январе 1989 г. был запущен на орбиту первый японский лунный спутник.
Масса полезного груза (ПГ) РН М-5 на низкой околоземной орбите составляет около 2 т, тогда как РН M-3S-2 может доставить ПГ массой 770 кг на низкую орбиту и 130 кг на околосолнечную орбиту. Затраты на разработку новой РН и наземных средств запуска составляют 140 млн долл. (20 млрд иен), а стоимость пуска РН М-5 порядка 38 млн долл. (5,5 млрд иен), что на 30 % превышает стоимость пуска РН M-3S-2.
Комиссия отметила, что исследовательская часть работы по проекту новой ракеты начнется в этом году, и сама ракета будет готова в 1994 г.
Новая ракета будет иметь трехступенчатую схему по аналогии с M-3S-2. Благодаря повышенной мощности она должна обеспечить запуски межпланетных космических аппаратов в направлении Венеры и, может быть, Марса. Институт по аэронавтике и исследованию космического пространства (ISAS) министерства просвещения считает, что разработка этой ракеты обойдется примерно в 40 млн долл.
Агентство Франс Пресс
Разработка новой техники
Национальное управление по исследованию космического пространства Японии создает на базе эксплуатируемой в настоящее время ракеты Н-1 ракету-носитель Н-2, которая сможет выводить на переходную к геостационарной орбиту полезные нагрузки массой около 4 т. При обеспечении высокой надежности стоимость запусков уменьшится.
Ведется также концептуальная разработка орбитального самолета «Хоуп» — беспилотного крылатого летательного аппарата, запускаемого ракетой-носителем Н-2 и возвращающегося на взлетно-посадочную полосу после спуска и планирования в атмосфере. Ввод орбитального самолета в эксплуатацию намечен на конец 90-х годов.
Агентство Франс Пресс
Полет японского «лунника»
В одной из японских легенд прекрасная лунная принцесса смогла прилететь на Землю, а потом вернуться домой, облачившись в чудесное одеяние из птичьих перьев — «хагоромо». Теперь так назван первый японский автоматический аппарат, вышедший 19 марта 1990 г. на окололунную орбиту. (Земля и Вселенная, 1990, № 4, с. 53.— Ред.).
Лунный орбитальный отсек был выведен сперва на околоземную орбиту на борту ИСЗ «Хитен», запущенного 24 января. Их разделение состоялось, когда «Хитен» находился в 16422,4 км от Луны.
На борту «Хагоромо» было установлено фотооборудование, предназначенное для съемок Земли и Луны, причем выдержки запрограммированы столь длительные, чтобы лимб (край) этих небесных тел выглядел как можно отчетливее, что позволяло использовать изображения для навигационных целей — точного определения места как лунного отсека, так и спутника, оставшегося на околоземной орбите.
Единственный чисто научный прибор японского «лунника» — детектор, регистрирующий столкновения аппарата с микрометеоритами. За первые же сутки работы он зафиксировал несколько подобных событий. Полученные данные обрабатываются в японском Институте по аэронавтике и исследованию космического пространства.
После отделения «Хагоромо» была изменена орбита «Хитеня», имевшая первоначально перигей 442 тыс. км и апогей 727 тыс. км. После этого ее перигей составил всего 11 тыс. км, а апогей — 116 тыс. км. Такой маневр рассматривается в качестве репетиции перед запуском в 1992 г. спутника «Geotail» («Геотейл»). Это будет совместный американо-японский эксперимент по изучению «хвоста» магнитного поля Земли.
«Science News», 1990, 137, 13
Планируется запуск нового КА к Луне
Ученые японского Института по аэронавтике и исследованию космического пространства (ISAS) планируют повторить успешный запуск КА к Луне. Решено выполнить полет, задачей которого станет контроль «лунотрясений» с помощью зондов-пенетраторов, сброшенных на лунную поверхность КА, находящимся на окололунной орбите.
Новый полет к Луне предварительно запланирован на 1995 г. и будет осуществлен с помощью разрабатываемой в настоящее время новой твердотопливной РН М-5.
В новом полете с орбитального КА на лунную поверхность будут сброшены три пенетратора диаметром 12 см, длиной около полуметра и массой 13 кг. Зоны размещения пенетраторов на Луне: вблизи места посадки космического корабля «Аполлон», на обратной стороне Луны и вблизи северного полюса Луны. Перед контактом с лунной поверхностью скорость полета пенетраторов будет уменьшена с помощью тормозных двигателей, однако посадочная скорость составит 250— 300 м/с.
Пенетраторы проникнут на 1 — 3 м вглубь лунных пород. Крошечные сейсмометры и другие приборы пенетраторов передадут на Землю через орбитальный КА информацию о лунотрясениях и тепловых потоках. Расчетный рабочий ресурс приборов — 1 год.
Технологические подробности о конструкции защиты чувствительных сейсмометров от ударного столкновения с лунной поверхностью держатся в секрете. Известно только,что приборы будут заключены в легкий эпоксидный материал.
В середине 1990-х годов ISAS рассчитывает осуществить три запуска межпланетных КА, включая рассмотренную выше программу. Предполагается также произвести запуск аэростата в атмосферу Венеры и запуск КА к комете Виртанен с целью сбора кометной пыли и доставки ее на Землю. Пока предпочтение отдано лунной программе, остальные будут обсуждены в будущем году.
Nature, 1990, 344, 6265
Космический робот
Японские специалисты планируют начать в 1991 г. разработку и запустить на орбиту к 2000 г. первый космический робот. Несколько ведущих фирм, например «Тосиба», «Хитачи» и «Кавасаки хэви индастриз», уже начали работу по этому проекту.
Космический робот будет использоваться для сборки конструкций на околоземных орбитах, ремонта различных систем и выполнения других задач. Как полагают, созданный робот станет вкладом Японии в международную космическую программу, реализуемую при участии Соединенных Штатов, Канады и Европы. Робот может быть использован на проектируемой в настоящее время космической станции «Фридом», а также на лунной базе.
Агентство Рейтер
Из новостей
зарубежной
космонавтики
Проект воздушно-космического самолета
Французский национальный центр космических исследований совместно с самолетостроительной фирмой «Дассо» осуществили конструктивную проработку концепции космического самолета «Стар-Эйч». Это аппарат горизонтального взлета массой около 400 т. Обе его ступени, снабженные крылом, после завершения полета возвращаются на стартовую площадку и могут быть использованы повторно.
Функцию первой ступени выполняет гиперзвуковой самолет с размахом крыла 40 и длиной 80 м. Этот аппарат с воздушно-реактивным двигателем до высоты 35— 40 км, на которой происходит разделение ступеней, несет вторую ступень, оснащенную работающим на криогенном топливе ракетным двигателем. В носовой части второй ступени может быть размещен и выведен на низкую орбиту (высотой 515 км) планирующий космический аппарат массой до 20 т.
Проспект фирмы «Дассо»
Запуск коммерческого спутникаВ апреле в Китае произведен запуск ракеты-носителя «Великий Поход-3», которая вывела на околоземную промежуточную орбиту спутник связи «Эйшасат-1». Этот первый коммерческий спутник, запущенный китайской ракетой, изготовлен американской фирмой «Хьюз Эйркрафт». Его стоимость — 50 млн долл.
Спутник будет обеспечивать телефонную связь и ретрансляцию телевизионных передач на 35 стран Азии и района Персидского залива.
Первый пуск «Пегаса»
С самолета-носителя В-52 произведен первый испытательный пуск крылатой ракеты-носителя (РН) «Пегас». Пуск состоялся на высоте более 12 км у южного побережья Калифорнии.
Это было успешное испытание аппарата, представляющего новый класс средств выведения полезных грузов и открывающего широкие возможности экономичной доставки в космос военных, коммерческих и научных спутников. Ракета изготовлена из легких материалов, и масса ее полезной нагрузки по сравнению с аналогичной РН, запускаемой с Земли, увеличена.
Длина «Пегаса» 15 м, стартовая масса при пуске — 18,5 т. Через 577 с после запуска двигателей первой ступени «Пегас» вывел на полярную орбиту высотой около 600 км спутник связи ВМС массой в 200 кг.
По оценкам специалистов, стоимость пуска «Пегаса» составляет 6—8 млн долл., что значительно меньше стоимости пуска РН «Титан» или «Атлас», составляющей от 30 до 100 млн. долл.
«Пегас» сможет выводить на низкие околоземные орбиты полезные нагрузки массой до 400 кг.
Сообщение агентства ЮПИ
Пушка для космосаАмериканские ученые изучают сейчас несколько вариантов орудийной системы, способной запускать небольшие снаряды в космическое пространство. Опытный образец такой пушки, способной придать небольшому снаряду достаточное ускорение для преодоления земного притяжения, должен быть испытан в январе 1991 г. в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса.
Длина ствола этой пушки в рабочем варианте составляет примерно 1 км. Снаряд располагается в середине ствола, из которого он выталкивается водородным зарядом. В ходе испытаний специалисты надеются «забросить» пятикилограммовый снаряд на высоту около 200 км. За доли секунды этот снаряд должен будет достичь скорости порядка 4 км/с. В окончательном варианте пушка сможет выводить в космос полезные грузы массой 4 т. В случае успеха такая система значительно сократит расходы, связанные с выведением грузов в космическое пространство. Однако главная трудность заключается в создании снаряда, способного выдерживать огромные перегрузки во время разгона, составляющие порядка 3700 ед.
Aviation Week and Space Technology, 1990, 133, 4
Космическая станция на пути к Луне
Проработки НАСА показывают, что использование создаваемой в США многоцелевой космической станции (КС) «Фридом» в качестве перевалочной базы при строительстве обитаемого аванпоста на Луне окажет сильное влияние на утвержденный план-график работ по КС. В то время как лунная инициатива требует расширения масштабов работ по КС, фактически на сегодняшний день программа ее создания отстает на 1,5 года. По оценкам специалистов космического центра им. Джонсона, использование КС для обслуживания лунной программы может начаться только в 2001 г., т. е. через два года после завершения работ по созданию КС.
Для того, чтобы обеспечить поддержку первых лунных экспедиций и строительство лунной базы, проект КС должен быть модифицирован. Космическая станция сначала должна обеспечить летные испытания космического аппарата (КА) LTV (Lunar Transfer Vehicle), предназначаемого для перелета на Луну с околоземной орбиты. Это повлечет значительные изменения в конструкции станции. В ее состав должна быть введена дополнительная балочная килевая конструкция размером 60,5 X 35 м со средствами обслуживания КА LTV. Длина основной балочной конструкции КС должна быть увеличена примерно на 30 м с добавлением новых динамических солнечных электрогенераторов, вырабатывающих дополнительно 50 кВт электроэнергии (энергопотребление в штатном варианте КС составляет 75 кВт). Ведь энергетические потребности станции почти удваиваются и составят около 125 кВт на начальном этапе лунной программы и почти 160 кВт при последующем расширении программы.
 Проект лунной базы, состоящей из надувных модулей  Автоматическое средство, способное передвигаться по Луне и добывать из ее недр газ Не3 |
Изменяется численный состав экипажа КС. Вместо запланированного постоянного размещения на станции экипажа из 8 человек, КС должна быть рассчитана на временное жизнеобеспечение, по крайней мере, 14 — 16 человек.
Возникает вопрос: достаточно ли выделенных ассигнований на космическую программу и других ресурсов США, чтобы одновременно создавать КС и лунную базу, как к этому призывает президент Буш?
Расходы на модификацию составят около 1 млрд долл. По оценкам, стоимость дополнительных источников электроэнергии — около 712 млн долл, затраты на оборудование для космического базирования КА LTV и межорбитального транспортного аппарата — около 188 млн долл. Дооснащение систем КС, необходимых для жизнеобеспечения экипажа, потребует еще 106 млн долл.
Для реализации лунной инициативы потребуется использование на КС новых космических скафандров. Однако в настоящее время работы по новым скафандрам приостановлены в связи с бюджетными ограничениями.
Помимо внесения значительных изменений в конструкцию КС, НАСА одновременно должно выполнить следующие работы:
— разработка носителя «Шаттл-С» или другого нового тяжелого носителя;
— разработка КА LTV и лунного посадочного модуля;
— разработка лунной инфраструктуры для работы и жизни космонавтов на Луне.
В первый год функционирования КС в режиме поддержки лунной программы должны быть проведены летные испытания КА LTV и продемонстрирована способность выполнения им маневра аэродинамического торможения в земной атмосфере и последующей стыковки с КС, возможность размещения аппарата на орбитальной станции и заправки его топливом в космических условиях.
В течение двух лет на КС будут доставлены КА LTV с первыми луноходами LEV (Lunar Excursion Vehicle), которые должны обеспечить высадку на Луну американских космонавтов.
«Aviation Week and Space Technology», 1989, 131, 15
Испытания марсохода
Лаборатория реактивного движения (ЛРД) НАСА начала испытания шестиколесного экспериментального аппарата. Их цель — проверка методов полуавтономной навигации. В 1990 г. на эти работы выделен 1 млн долл.
Шестиколесное шасси с шарнирными соединениями является опытным образцом марсохода. Альтернативная конструкция марсохода шагающего типа имеет в два раза лучшую относительную мобильность, однако шестиколесный аппарат легче приспосабливается к особенностям марсианского рельефа, имеет более простую конструкцию и проще в изготовлении.
Шестиколесный аппарат разрабатывался фирмой «Дженерал моторс» с 1960-х годов, поэтому задачей испытаний экспериментального аппарата является проверка программного обеспечения, а не подвижности системы.
Первая операция алгоритма — составление с помощью стерео-камер трехмерного плана (карты) местности перед аппаратом. Затем осуществляется прокладка маршрута по этой местности и перемещение аппарата по проложенному маршруту, но уже без визуального контроля. Указанный алгоритм повторяется через каждые 5—8 м пути. На прохождение каждого участка затрачивается около 1 ч, большая часть этого времени приходится на составление карты и прокладку маршрута.
При прокладке маршрута вычисляются ожидаемые углы наклона и другие характеристики, которые затем сопоставляются с фактическими показаниями датчиков при движении аппарата. Если имеет место слишком большое расхождение между вычисленными и измеренными параметрами, аппарат останавливается из соображений безопасности. Кроме камней серьезную опасность на поверхности Марса представляют «пылевые ловушки» — ямы, заполненные мелкой пылью и не заметные для телевизионных камер.
При движении аппарата составляется фактическая карта рельефа и проводится ее сравнение с хранящейся в памяти глобальной картой местности, полученной околомарсианским спутником, с ожидаемым разрешением около 1 м.
В настоящее время визуальное наблюдение не используется при движении аппарата, так как слишком велико время обработки получаемой информации. Новый процессор с конвейерной обработкой данных должен значительно ускорить обработку информации, так что визуальные сведения могут стать еще одним источником входной информации при движении аппарата. Визуальный конвейерный процессор и другие высокоскоростные микропроцессоры должны быть установлены на аппарате в течение текущего года, после чего аппарат будет способен перемещаться с расчетной средней скоростью 3 см/с, т. е. за все время пребывания на Марсе может быть пройдено около 1000 км. До отправления на Землю образцов с марсианской поверхности марсоход обследует территорию в радиусе 100 км от места посадки. Благоприятные даты старта с Земли на Марс для доставки на Землю образцов марсианского грунта — 2000 и 2002 гг.
Один из вариантов средства, предназначенного для перемещения на поверхности Марса, разработанного фирмой «Мартин Мариэтта» |
В настоящее время экспериментальный аппарат испытывается на каменистом дне высохшей реки. Позднее испытания будут проведены в кратере вулкана и песчаных дюнах. Предполагается, что во время испытаний экспериментальный аппарат должен пройти несколько сот километров.
«Aviation Week and Space Technology» 1990, 132, 13.
В ходе очередного, 36-го, полета по программе «Спейс Шаттл» в октябре 1990 г. с борта орбитального корабля «Дискавери» был произведен запуск космического аппарата КА «Улисс» стоимостью 250 млн долл. Этот аппарат был создан в рамках совместного проекта Европейского космического агентства (ЕКА) и НАСА стоимостью 750 млн долл. Будет проводиться исследование процессов и явлений в околосолнечном пространстве (Земля и Вселенная, 1990, № 5, с. 92).
Полезный груз КА «Улисс» (массой 55 кг) включает: спектрометр плазмы, спектрометр для изучения ионного состава солнечного ветра, детектор космической пыли, магнитометр, прибор для регистрации всплесков рентгеновского и гамма-излучения при солнечных вспышках, прибор для исследования низкоэнергетических заряженных частиц, прибор для изучения заряженных частиц в космическом излучении, прибор для исследования всплесков радиоизлучения и волн в плазме, прибор для регистрации изотопного состава среднеэнергетических частиц.
Запуск КА «Улисс» был произведен на шестом витке МТКК (высота над поверхностью Земли 297 км, наклонение орбиты 28,5°). В ходе отработки 4-дневного маневра с включением уникальной трехступенчатой связки межорбитального буксира IUS и разгонного блока PAM-D аппарат выведен на траекторию пятилетнего полета к полярным областям Солнца. После отработки маневра выведения на расчетную траекторию скорость «Улисса» составила 11,3 км/с.
8 февраля 1992 г. «Улисс» пролетит на расстоянии 428 тыс. км от Юпитера (в это время он будет находиться на расстоянии 780 млн км от Солнца). В результате пертурбационного маневра в поле тяготения Юпитера «Улисс» выйдет из плоскости эклиптики и будет двигаться «под» плоскостью эклиптики к Солнцу по околополярной гелиоцентрической орбите. К южному полюсу Солнца аппарат выйдет в 1994 г., а к северному — в 1995 г. Над южной полярной областью Солнца «Улисс» пройдет на расстоянии 346 млн км, затем пересечет плоскость эклиптики на расстоянии 210 млн км от Солнца и, совершив облет светила, пролетит над его северной полярной областью.
 Путь «Улисса» в Солнечной системе: 1 — запуск «Улисса» в октябре 1990 г.; 2— пролет северной полярной области Солнца в мае — сентябре 1995 г.; 3 — орбита Земли; 4 — встреча с Юпитером в феврале 1992 г.; 5 — космический аппарат «Улисс»; 6 — пролет южной полярной области Солнца в мае — сентябре 1994 г.; 7 — орбита Юпитера |
«Улисс», называемый в научных кругах одним из самых важных космических проектов века, впервые позволит вести последовательное наблюдение обоих полюсов Солнца и анализировать влияние их магнитных полей на образование «солнечного ветра» — потока протонов и электронов.
Связь с Центром управления полетом будет поддерживаться с помощью бортового радиотехнического оборудования. В системе связи используются остронаправленная антенна с большим коэффициентом усиления (параболический отражатель диаметром 1,65 м) и две небольшие антенны с малым коэффициентом усиления. Скорость передачи данных в реальном масштабе времени составляет 2024 бит/с с чередованием передач пакетов записанных и хранимых в памяти бортового компьютера данных со скоростью 512 бит/с. При удалении КА от Земли на 800 млн км сигнал будет поступать в ЦУП через 50 мин после передачи с борта КА.
В состав наземного командно-измерительного комплекса, обеспечивающего полет КА «Улисс», входят станция системы дальней космической связи НАСА с антенной диаметром 34 м, а также станции в Голдстоне, Мадриде и Канберре с антеннами диаметром 65 м.
Flight International, 1990, 138, 4235 и 4238