El futuro de los vuelos espaciales: quién reemplazará al transbordador espacial y Soyuz. Desde inflar las ambiciones espaciales hasta trabajar juntos para todos. En el futuro, los robots flexibles volarán a los planetas.

La humanidad ha estado haciendo planes durante mucho tiempo para el futuro de los vuelos al espacio profundo. Pero, ¿cómo serán estos vuelos? ¿En qué naves surcaremos las extensiones del Universo?

¿Serán estas naves tan grandes que habrá suficiente espacio en su interior para construir asentamientos o incluso ciudades enteras, como hemos visto a menudo en muchas películas de ciencia ficción? ¿O estarán más cerca de la realidad y representarán grandes estaciones espaciales orbitales? La pregunta principal de este artículo es qué tan cerca de la realidad están los conceptos de colonias espaciales propuestos en la ciencia ficción.

Estaciones espaciales gigantes del tamaño de la luna. Enormes estaciones en forma de anillo que orbitan mundos alienígenas. Ciudades masivas a la deriva en la atmósfera de planetas alienígenas. Hoy consideraremos todos estos conceptos y descubriremos qué tan factibles son.

Comentando esta o aquella idea estará Cindy Du, becaria de investigación y estudiante de doctorado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, una persona que cree francamente que el proyecto Mars One está condenado desde el principio, y una científica que ha escrito un artículo científico serio. que plantea cuestiones relacionadas con nuestra posible vida futura en el espacio.

Según Du, hay tres cosas a considerar si estamos hablando de cualquier posibilidad de habitación humana en el espacio. Es necesario considerar el hábitat, qué queremos de este hábitat y qué tan grande será. Son estos tres criterios los que pueden indicar la posibilidad o imposibilidad de toda la empresa. Por lo tanto, consideraremos varias opciones para las viviendas espaciales que nos ofrece la ciencia ficción, y descubriremos qué tan realista y racional es su uso.

Estación espacial móvil como la Estrella de la Muerte

Casi todos los cinéfilos de ciencia ficción saben qué es la Estrella de la Muerte. Esta es una gran estación espacial gris y redonda de la epopeya de la película Star Wars, que exteriormente recuerda mucho a la luna. Es un destructor de planetas intergaláctico que es esencialmente un planeta artificial en sí mismo, hecho de acero y habitado por soldados de asalto.

¿Podemos realmente construir un planeta tan artificial y navegar por la galaxia en él? En teoría, sí. Solo esto requerirá una cantidad increíble de recursos humanos y financieros.

“Una estación del tamaño de la Estrella de la Muerte requeriría una gran cantidad de materiales para construirla”, dice Du.

La cuestión de la construcción de la "Estrella de la Muerte" -no es broma- fue planteada incluso por la Casa Blanca estadounidense, después de que la sociedad enviara la petición correspondiente para su consideración. La respuesta oficial de las autoridades fue que se necesitarían $852,000,000,000,000,000 solo para acero de construcción.

Supongamos que el tema del dinero no es un problema y que la Estrella de la Muerte en realidad fue construida. ¿Que sigue? Y luego entrará en juego la buena vieja física. Y eso será un verdadero problema.

"Para poder impulsar la Estrella de la Muerte a través del espacio se necesitaría una cantidad de energía sin precedentes", continúa Du.

“La masa de la estación será equivalente a la masa de Deimos, uno de los satélites de Marte. La humanidad simplemente no tiene la oportunidad y tecnologías necesarias para construir un motor capaz de mover tales gigantes".

Estación orbital "Deep Space 9"

Entonces, descubrimos que la Estrella de la Muerte es demasiado grande (al menos desde el punto de vista actual) para los viajes espaciales. Quizás alguna estación espacial más pequeña, como Deep Space 9, que tiene lugar en la serie Star Trek (1993-1999), nos ayude. En esta serie, la estación está en órbita alrededor del planeta ficticio Bajor y es un excelente hábitat y un verdadero centro de comercio galáctico.

“Nuevamente, se necesitarían muchos recursos para construir una planta como esta”, dice Du.

“La pregunta principal es esta: si entregar material requerido al planeta en cuya órbita se ubicará la futura estación, o extraer los recursos necesarios allí mismo, digamos, en algún asteroide o satélite de uno de los planetas locales?

Du dice que ahora cuesta alrededor de $ 20,000 para llevar cada kilogramo de carga útil al espacio a la órbita terrestre baja. Con esto en mente, probablemente tendría más sentido enviar algún tipo de nave espacial robótica para minar uno de los asteroides locales que entregarlo en el sitio. material deseado de la tierra.

Otro tema que requerirá una solución obligatoria será, por supuesto, el tema del soporte vital. En el mismo Star Trek, la estación Deep Space 9 no era completamente autónoma. Era un centro de comercio galáctico, con nuevos suministros traídos por varios comerciantes, así como envíos desde el planeta Bajor. Según Du, en la construcción de tales estaciones espaciales para vivienda, en cualquier caso, será necesario realizar misiones de vez en cuando para suministrar nuevos alimentos.

“Es probable que una estación de este tamaño funcione creando y combinando el uso de entornos biológicos (como el cultivo de algas para alimento) y sistemas de soporte vital basados ​​en quimiotecnología, como la ISS”, explica Du.

“Estos sistemas no serán completamente autónomos. Requerirán mantenimiento periódico, reposición de suministros de agua, oxígeno, suministro de piezas nuevas, etc.

Estación de Marte como en la película "Misión a Marte"

Hay muchas cosas de fantasía real en esta película. ¿Tornado en Marte? ¿Obeliscos alienígenas místicos? Pero lo más confuso es el hecho descrito en la película de que es muy fácil equipar una casa en Marte y abastecerse de agua y oxígeno. Solo en Marte, el héroe del actor Don Cheadle explica que pudo sobrevivir en el Planeta Rojo gracias a la creación de un pequeño huerto.

"Funciona. les doy luz y dióxido de carbono Son mi oxígeno y mi alimento”.

Si es tan fácil, ¿qué estamos haciendo todavía aquí en la Tierra?

“En teoría, es posible crear un invernadero marciano. Sin embargo, el cultivo de plantas tiene una serie de características. Y si comparamos los costos de mano de obra para cultivar plantas en Marte y el costo de entregar productos listos para usar desde la Tierra al Planeta Rojo, entonces será más fácil y más barato entregar productos listos y empacados, complementando las existencias con solo un parte de cultivos cultivados con un grado muy alto de productividad. Además, deberá elegir plantas con un ciclo de maduración mínimo. Por ejemplo, varios cultivos de lechuga.

A pesar de la creencia de Cheadle de que existen vínculos estrechos entre las plantas y los humanos (puede haberlos en la Tierra), en el duro clima de Marte, las plantas y los humanos estarán en un entorno completamente antinatural para ellos. Tampoco debemos olvidarnos de un aspecto como las diferencias en la intensidad de la fotosíntesis de los cultivos agrícolas. El cultivo de plantas requiere complejos sistemas cerrados para controlar el medio ambiente. Y esta es una tarea muy seria, ya que en este caso, las personas y las plantas tendrán que compartir un mismo ambiente. Resolver este problema en la práctica requerirá el uso de cámaras de invernadero aisladas para el crecimiento, pero esto a su vez aumentará coste total costos

Cultivar plantas puede ser una buena idea, pero es mejor abastecerse de provisiones adicionales para llevar antes de un vuelo de ida.

Ciudad de las Nubes. Ciudad flotando en la atmósfera del planeta

La famosa "ciudad en las nubes" de Lando Calrissian de Star Wars parece una idea de ciencia ficción bastante interesante. Sin embargo, ¿pueden los planetas con una atmósfera muy densa, pero una superficie dura, ser una plataforma adecuada para la supervivencia e incluso la prosperidad de la humanidad? Los expertos de la NASA creen que esto sí es posible. Y el candidato más adecuado para el papel de tal planeta en nuestro sistema solar es Venus.

El Centro de Investigación Langley ha estado explorando esta idea y todavía está trabajando en conceptos de naves espaciales que podrían enviar humanos a la atmósfera superior de Venus. Ya hemos escrito que la construcción de una estación gigante del tamaño de una ciudad será muy Tarea desafiante, casi imposible, pero puede ser aún más difícil encontrar una respuesta a la pregunta de cómo mantener una nave espacial en la atmósfera superior.

"El reingreso atmosférico es uno de los desafíos más difíciles en los vuelos espaciales", dice Du.

“No te puedes ni imaginar los “7 minutos de horror” que tuvo que soportar Curiosity en el momento de aterrizar en Marte. Y mantener una estación residencial gigante en la atmósfera superior será mucho más difícil. Cuando ingrese a la atmósfera a una velocidad de varios miles de kilómetros por segundo, deberá activar los sistemas de frenado y estabilización del dispositivo en la atmósfera en cuestión de minutos. De lo contrario, simplemente te estrellarás".

Una vez más, una de las ventajas de la ciudad voladora de Calrissian es el acceso constante a aire limpio y fresco, que puede olvidarse por completo si hablamos de las condiciones reales y, en particular, de las condiciones de Venus. Además, habrá que desarrollar trajes especiales, vestidos con los que las personas podrán bajar y reponer suministros de materiales en la superficie infernal de este planeta. Doo tiene algunas ideas para esto:

“Para vivir en la atmósfera, dependiendo de la ubicación elegida, puedes, por ejemplo, limpiar la atmósfera alrededor de la estación (en Venus puedes convertir CO2 en O2, por ejemplo), o puedes enviar robots mineros a la superficie utilizando una atadura, por ejemplo, a la extracción de minerales y su posterior entrega a la estación. En las condiciones de Venus, esto volverá a ser una tarea extremadamente difícil.

Con todo, la idea de Cloud City no parece correcta en muchos sentidos.

Nave espacial gigante "Axiom" de la caricatura "WALL-E"

La impresionante y conmovedora caricatura de ciencia ficción WALL-E ofrece una versión relativamente realista del éxodo de la humanidad de la Tierra. Mientras los robots intentan limpiar la superficie de la Tierra de los escombros acumulados en ella, la gente se aleja volando del sistema hacia el espacio profundo en una nave espacial gigante. Suena bastante realista, ¿verdad? Ya hemos aprendido a hacer naves espaciales, ¿así que hagámoslas más grandes?

De hecho, esta idea es, según Du, casi la más irreal de la lista propuesta en este artículo.

“La caricatura muestra que la nave Axiom está en el espacio muy profundo. Por lo tanto, lo más probable es que no tenga acceso a ningún recurso externo que pueda ser necesario para mantener la vida en el barco. Por ejemplo, dado que la nave estará lejos de nuestro Sol o de cualquier otra fuente de energía solar, lo más probable es que funcione en la base. reactor nuclear. La población del barco es de varios miles de personas. Todos necesitan comer, beber, respirar aire. Todos estos recursos deben tomarse de alguna parte, y tampoco olvidarse del procesamiento de los desechos, que definitivamente se acumularán con el uso de estos recursos”.

“Incluso si se utiliza algún sistema de soporte vital biológico de alta tecnología, estar en un entorno espacial que no es capaz de reponer la nave espacial con las cantidades necesarias de energía significará que todos estos sistemas de soporte vital no podrán soportar procesos biológicos. a bordo. En resumen, la opción de la nave espacial gigante parece la más fantástica".

Anillo mundial. elíseo

Los mundos en anillo, como se presentan, por ejemplo, en la película de acción y fantasía "Elysium" o en el videojuego "Halo", son quizás una de las ideas más interesantes para las estaciones espaciales del futuro. En Elysium, la estación está cerca de la Tierra y, si ignoras su tamaño, tiene cierto grado de realismo. Sin embargo, el mayor problema aquí radica en su "apertura", que es solo en apariencia: pura fantasía.

"Quizás lo más tema controversial sobre Elysium Station es su apertura al entorno espacial”, explica Du.

“La película muestra cómo la nave espacial aterriza en el césped después de llegar del espacio exterior. No hay puertas de enlace de acoplamiento ni nada por el estilo. Pero tal estación debe estar completamente aislada de ambiente externo. De lo contrario, el ambiente aquí no durará mucho. Quizás, áreas abiertas las estaciones podrían estar protegidas por algún tipo de campo invisible que permitiría la entrada de la luz del sol y mantendría vivas las plantas y los árboles allí plantados. Pero por ahora, es solo ficción. No existen tales tecnologías".

La idea misma de una estación en forma de anillos es maravillosa, pero hasta ahora irrealizable.

Ciudades subterráneas como en Matrix

Los eventos de la trilogía Matrix en realidad tienen lugar en la Tierra. Sin embargo, la superficie del planeta está habitada por robots asesinos, y por ello nuestra casa parece un mundo extraño y muy inhóspito. Para sobrevivir, la gente tuvo que pasar a la clandestinidad, más cerca del núcleo del planeta, donde aún es más cálido y seguro. El principal problema en circunstancias tan reales, además, por supuesto, de la dificultad para transportar el equipo que será necesario para crear una colonia subterránea, será mantener el contacto con el resto de la humanidad. Du explica esta dificultad usando el ejemplo de Marte:

“Las colonias subterráneas pueden encontrar problemas de comunicación entre ellas. La comunicación entre las colonias subterráneas de Marte y la Tierra requerirá la creación de poderosas líneas de comunicación separadas y satélites orbitales, que se convertirán en un puente para transmitir mensajes entre los dos planetas. Si se requiere una línea de comunicación permanente, se requerirá al menos un satélite adicional, que se ubicará en la órbita del Sol. Recibirá una señal y la enviará a la Tierra cuando nuestro planeta y Marte estén en lados opuestos de la estrella”.

Asteroide terraformado como en la novela "2312"

En la novela de Kim Stanley Robinson, la gente terraformó un asteroide y construyó una especie de terrario sobre él, en el que se crea gravedad artificial debido a la fuerza centrípeta.

El experto de la NASA Al Globus dice que lo más importante será resolver el problema de la hermeticidad del asteroide, dado que la mayoría de ellos parecen ser esencialmente grandes piezas de varios desechos espaciales. Además, el experto dice que los asteroides son muy difíciles de rotar, y cambiar el centro de gravedad requerirá un poco de esfuerzo para corregir su rumbo.

“Sin embargo, es posible construir una estación espacial en un asteroide. Solo será necesario encontrar la roca voladora más grande y adecuada”, dice Du.

"Curiosamente, la NASA está planeando algo similar como parte de su Misión de redirección de asteroides".

“Uno de los desafíos es seleccionar el asteroide más adecuado con la estructura correcta, forma y órbita. Existían conceptos según los cuales se planteaba la cuestión de colocar un asteroide en órbitas periódicas entre la Tierra y Marte. El comportamiento de los asteroides en este caso fue cambiado de tal forma que actuarían como transportadores entre los dos planetas. La masa adicional alrededor del asteroide, a su vez, proporcionó protección contra los efectos de la radiación cósmica.

“La tarea principal asociada con este concepto sería mover un asteroide potencialmente habitable a una determinada órbita (esto requeriría la disponibilidad de tecnologías que este momento no poseen), así como la extracción y procesamiento de minerales en este asteroide. Todavía no tenemos ninguna experiencia con esto".

“El tamaño y la densidad de un objeto de este tipo es más adecuado para enviar un equipo de 4 a 6 personas allí, en lugar de construir algo al nivel de una colonia. Y la NASA ahora se está preparando para esto”.

Dream Chaser es un nuevo vehículo tripulado de la empresa privada Sierra Nevada Corporation (EE.UU.). Esta nave espacial tripulada reutilizable llevará carga y tripulación de hasta 7 personas a la órbita terrestre baja. Según el proyecto, la nave espacial utilizará las alas y, con su ayuda, aterrizará en una pista convencional. El diseño se basa en el diseño del avión orbital HL-20.

©Corporación Sierra Nevada

Mientras que los estadounidenses de mediados del siglo pasado pensaban febrilmente en cómo mantenerse al día con el "imperio del mal", estaba lleno de consignas: "Komsomol - en un avión", "Espacio estrellado - ¡SÍ!". Hoy, Estados Unidos lanza naves espaciales con la facilidad de cometas, mientras que la nuestra se deja surfear por el momento, quizás, en el Teatro Bolshoi. Me metí en los detalles de Naked Science.

Historia

Durante la Guerra Fría, el espacio fue uno de los campos de batalla entre la Unión Soviética y los Estados Unidos. El enfrentamiento geopolítico de las superpotencias fue el principal aliciente en esos años para el desarrollo de la industria espacial. Se ha invertido una gran cantidad de recursos en la implementación de programas de exploración espacial. En particular, el gobierno de los EE. UU. gastó alrededor de veinticinco mil millones de dólares en la implementación del proyecto Apolo, cuyo objetivo principal era llevar a un hombre a la superficie de la luna. Para los años 70 del siglo pasado, esta cantidad era simplemente gigantesca. El programa lunar de la URSS, que nunca estuvo destinado a hacerse realidad, le costó al presupuesto de la Unión Soviética 2.500 millones de rublos. El desarrollo del transbordador espacial doméstico "Buran" costó dieciséis mil millones de rublos. Al mismo tiempo, el destino preparó a Buran para realizar un solo vuelo espacial.

Mucho más afortunada fue su contraparte estadounidense. El transbordador espacial realizó ciento treinta y cinco lanzamientos. Pero la lanzadera americana no fue eterna. La nave, creada bajo el programa estatal "Sistema de Transporte Espacial", el 8 de julio de 2011 realizó su último lanzamiento espacial, que finalizó en la madrugada del 21 de julio del mismo año. Durante la implementación del programa, los estadounidenses produjeron seis "lanzaderas", una de las cuales era un prototipo que nunca realizó vuelos espaciales. Dos barcos se estrellaron.

Despegue desde tierra "Apollo 11"

©NASA

desde el punto de vista factibilidad economica el programa del transbordador espacial no es un éxito. Las naves espaciales desechables demostraron ser mucho más económicas que sus contrapartes reutilizables aparentemente más avanzadas tecnológicamente. Sí, y la seguridad de los vuelos en los "lanzaderas" estaba en duda. Durante su operación, como resultado de dos accidentes, catorce astronautas se convirtieron en víctimas. Pero la razón de resultados tan ambiguos de los viajes espaciales barco legendario no radica en su imperfección técnica, sino en la complejidad del concepto mismo de nave espacial reutilizable.

Como resultado, la nave espacial desechable rusa Soyuz, desarrollada en los años 60 del siglo pasado, se convirtió en el único tipo de vehículos que actualmente realizan vuelos tripulados a la Estación Espacial Internacional (ISS). Cabe señalar de inmediato que esto no indica en absoluto su superioridad sobre el transbordador espacial. La nave espacial Soyuz, así como los camiones espaciales no tripulados Progress, creados sobre esta base, tienen una serie de deficiencias conceptuales. Tienen una capacidad de carga muy limitada. Y el uso de tales dispositivos conduce a la acumulación de desechos orbitales que quedan después de su operación. Los vuelos espaciales en naves tipo Soyuz muy pronto pasarán a formar parte de la historia. Al mismo tiempo, hoy en día, no hay alternativas reales. El enorme potencial inherente al concepto de barcos reutilizables a menudo sigue siendo técnicamente irrealizable incluso en nuestro tiempo.

El primer proyecto del avión orbital reutilizable soviético OS-120 "Buran", propuesto por NPO Energia en 1975 y que era un análogo del transbordador espacial estadounidense.

© buran.ru

Nueva nave espacial estadounidense

En julio de 2011, el presidente de los EE. UU., Barack Obama, declaró que una misión a Marte es un objetivo nuevo y, hasta donde se puede suponer, el principal objetivo de los astronautas estadounidenses para las próximas décadas. Uno de los programas llevados a cabo por la NASA como parte de la exploración de la Luna y el vuelo a Marte fue el programa espacial a gran escala Constelación.

Se basa en la creación de una nueva nave espacial tripulada "Orion", vehículos de lanzamiento "Ares-1" y "Ares-5", así como el módulo lunar "Altair". A pesar de que en 2010 el gobierno de los EE. UU. decidió reducir el programa Constellation, la NASA pudo continuar con el desarrollo de Orion. El primer vuelo de prueba no tripulado de la nave espacial está programado para 2014. Se supone que durante el vuelo el aparato se alejará de la Tierra seis mil kilómetros. Esto es unas quince veces más lejos que la ISS. Después del vuelo de prueba, la nave se dirigirá a la Tierra. El nuevo aparato podrá entrar en la atmósfera a una velocidad de 32.000 km/h. Según este indicador, "Orión" supera al legendario "Apolo" en mil quinientos kilómetros. El primer vuelo experimental no tripulado del Orion pretende demostrar su potencial. La prueba del barco debe convertirse en paso importante hasta la puesta en marcha de su lanzamiento tripulado, previsto para 2021.

Según los planes de la NASA, Delta-4 y Atlas-5 actuarán como vehículos de lanzamiento de Orion. Se decidió abandonar el desarrollo de Ares. Además, para la exploración del espacio exterior, los estadounidenses están diseñando un nuevo vehículo de lanzamiento superpesado SLS.

El Orion es una nave espacial parcialmente reutilizable y está conceptualmente más cerca de la Soyuz que del transbordador espacial. Parcialmente reutilizables son las naves espaciales más prometedoras. Este concepto asume que después de aterrizar en la superficie de la Tierra, la cápsula habitable de la nave espacial se puede reutilizar para su lanzamiento al espacio exterior. Esto hace posible combinar la practicidad funcional de una nave espacial reutilizable con la rentabilidad de operar vehículos tipo Soyuz o Apollo. Tal decisión es una etapa de transición. Probablemente, en un futuro lejano, todas las naves espaciales serán reutilizables. Así que el transbordador espacial estadounidense y el Buran soviético estaban, en cierto sentido, adelantados a su tiempo.

Orion es una nave espacial tripulada de cápsula multipropósito parcialmente reutilizable de los Estados Unidos, desarrollada desde mediados de la década de 2000 como parte del programa Constellation.

©NASA

Parece que las palabras "practicidad" y "prudencia" son la mejor manera de caracterizar a los estadounidenses. El gobierno de los EE. UU. ha decidido no cargar todas sus ambiciones espaciales sobre los hombros de Orión solo. Actualmente, varias empresas privadas encargadas por la NASA están desarrollando su propia nave espacial diseñada para reemplazar los dispositivos que se utilizan en la actualidad. Boeing está desarrollando la nave espacial tripulada CST-100 parcialmente reutilizable como parte de su Programa de desarrollo de vehículos tripulados comerciales (CCDev). El dispositivo está diseñado para realizar viajes cortos a la órbita cercana a la Tierra. Su tarea principal será entregar la tripulación y la carga a la ISS.

La tripulación del barco puede ser de hasta siete personas. Al mismo tiempo, durante el diseño del CST-100 se prestó especial atención a la comodidad de los astronautas. espacio vital el aparato es mucho más extenso que los barcos de la generación anterior. Probablemente se lanzará utilizando vehículos de lanzamiento Atlas, Delta o Falcon. Al mismo tiempo, Atlas-5 es el más opción adecuada. El aterrizaje de la nave se realizará con la ayuda de un paracaídas y cojines de aire. Según los planes de Boeing, en 2015 el CST-100 está a la espera de una serie de lanzamientos de prueba. Los dos primeros vuelos serán no tripulados. Su tarea principal es poner en órbita el dispositivo y probar los sistemas de seguridad. Durante el tercer vuelo, está previsto un acoplamiento tripulado con la ISS. Si las pruebas tienen éxito, el CST-100 muy pronto podrá reemplazar a las naves espaciales rusas Soyuz y Progress, que realizan exclusivamente vuelos tripulados a la Estación Espacial Internacional.

CST-100 - nave espacial de transporte tripulado

©Boeing

Otro barco privado que entregará carga y tripulación a la ISS será un aparato desarrollado por SpaceX, que forma parte de Sierra Nevada Corporation. El barco monobloque parcialmente reutilizable "Dragon" se desarrolló bajo el programa de la NASA "Transporte orbital comercial" (COTS). Está previsto construir tres modificaciones del mismo: tripulado, de carga y autónomo. La tripulación de la nave espacial tripulada, como en el caso del CST-100, puede ser de siete personas. En la modificación de carga, el buque llevará a bordo cuatro personas y dos toneladas y media de carga.

Y en el futuro, quieren usar el Dragón para vuelos al Planeta Rojo. ¿Por qué desarrollarán una versión especial del barco: el "Dragón rojo"? Según los planes de las autoridades espaciales estadounidenses, el vuelo no tripulado del aparato a Marte se realizará en 2018, y se espera que el primer vuelo de prueba tripulado de la nave espacial estadounidense se realice dentro de algunos años.

Una de las características del "Dragón" es su reutilización. Después del vuelo, parte de los sistemas de energía y los tanques de combustible descenderán a la Tierra junto con la cápsula habitable de la nave espacial y podrán usarse nuevamente para vuelos espaciales. Esta capacidad constructiva distingue al nuevo barco de la mayoría de los desarrollos prometedores. En un futuro próximo, "Dragon" y CST-100 se complementarán y actuarán como una "red de seguridad". En el caso de que un tipo de buque por alguna razón no pueda realizar las tareas que se le asignan, el otro se hará cargo de parte de su trabajo.

Dragon SpaceX es una nave espacial de transporte privado (SC) de SpaceX, desarrollada por orden de la NASA como parte del programa Commercial Orbital Transportation (COTS), diseñada para entregar cargas útiles y, en el futuro, personas a la ISS.

©SpaceX

El Dragón se puso en órbita por primera vez en 2010. El vuelo de prueba no tripulado se completó con éxito y unos años más tarde, concretamente el 25 de mayo de 2012, el dispositivo se acopló a la ISS. En ese momento, la nave no contaba con un sistema de acoplamiento automático, y para su implementación fue necesario utilizar el manipulador de la estación espacial.

Este vuelo fue considerado como el primer acoplamiento de una nave espacial privada a la Estación Espacial Internacional. Hagamos una reserva de inmediato: el Dragón y una serie de otras naves espaciales desarrolladas por empresas privadas difícilmente pueden llamarse privadas en el pleno sentido de la palabra. Por ejemplo, la NASA asignó $ 1.5 mil millones para el desarrollo del Dragón. Otros proyectos privados también reciben apoyo financiero de la NASA. Por tanto, no estamos hablando tanto de la comercialización del espacio, sino de una nueva estrategia para el desarrollo de la industria espacial, basada en la cooperación entre el Estado y el capital privado. Las tecnologías espaciales que alguna vez fueron secretas, antes disponibles solo para el estado, ahora son propiedad de varias empresas privadas involucradas en el campo de la astronáutica. Esta circunstancia es en sí misma un poderoso incentivo para el crecimiento de las capacidades tecnológicas de las empresas privadas. Además, este enfoque permitió organizar en el ámbito privado un gran número de especialistas de la industria espacial que previamente fueron despedidos por el estado en relación con el cierre del programa Space Shuttle.

Cuando se trata del programa de desarrollo de naves espaciales por parte de empresas privadas, quizás el más interesante es el proyecto SpaceDev, llamado Dream Chaser. En su desarrollo también participaron doce socios de la empresa, tres Universidad Americana y siete centros de la NASA.

El concepto de la nave espacial tripulada reutilizable Dream Chaser, desarrollado por la empresa estadounidense SpaceDev, una división de Sierra Nevada Corporation

©SpaceDev

Esta nave es muy diferente de todos los demás desarrollos espaciales prometedores. El Dream Chaser reutilizable parece un transbordador espacial en miniatura y es capaz de aterrizar como un avión ordinario. Y aún así, las tareas principales de la nave son similares a las tareas del Dragón y CST-100. El dispositivo servirá para llevar carga y tripulación (hasta las mismas siete personas) a la órbita terrestre baja, donde se lanzará utilizando el vehículo de lanzamiento Atlas-5. Este año, la nave debería realizar su primer vuelo no tripulado, y para 2015 está previsto preparar su versión tripulada para su lanzamiento. Otro detalle importante. El proyecto Dream Chaser se está creando sobre la base de un desarrollo estadounidense de la década de 1990: el avión orbital HL-20. El proyecto de este último se convirtió en un análogo del sistema orbital soviético "Espiral". Los tres dispositivos tienen una apariencia similar y se supone que funcionalidad. Esto plantea una pregunta perfectamente legítima. ¿Valió la pena que la Unión Soviética apagara el sistema aeroespacial Spiral a medio terminar?

¿Que tenemos?

En 2000, RSC Energia comenzó a diseñar el complejo espacial polivalente Clipper. Se suponía que esta nave espacial reutilizable, aparentemente parecida a un "lanzadera" más pequeño, se usaría para resolver una amplia variedad de tareas: entrega de carga, evacuación de la tripulación de la estación espacial, turismo espacial, vuelos a otros planetas. Había ciertas esperanzas para el proyecto. Como siempre, las buenas intenciones se cubrieron con un cuenco de cobre de falta de financiación. En 2006, el proyecto se cerró. Al mismo tiempo, se supone que las tecnologías desarrolladas dentro del proyecto Clipper se utilizarán para el diseño del Sistema de transporte tripulado avanzado (PPTS), también conocido como proyecto Rus.

Versión alada del Clipper en vuelo orbital. Dibujo del webmaster basado en el modelo 3D de Clipper

©Vadim Lukashevich

Es el PPTA (por supuesto, este sigue siendo solo el nombre "de trabajo" del proyecto), como se cree especialistas rusos, estará destinado a convertirse en un sistema espacial doméstico de nueva generación, capaz de reemplazar a los envejecidos Soyuz y Progress. Como en el caso del Clipper, RSC Energia está desarrollando la nave espacial. La modificación básica del complejo será el buque de transporte tripulado de nueva generación (PTK NK). Su tarea principal, nuevamente, será la entrega de carga y tripulación a la ISS. A largo plazo: el desarrollo de modificaciones capaces de volar a la luna y realizar misiones de investigación a largo plazo. El barco en sí promete ser parcialmente reutilizable. La cápsula habitacional se puede reutilizar después del aterrizaje. Compartimento del motor - n. Una característica curiosa de la nave es la capacidad de aterrizar sin usar un paracaídas. Se utilizará un sistema de chorro para frenar y aterrizar suavemente en la superficie de la Tierra.

A diferencia de la Soyuz, que despega del territorio del cosmódromo de Baikonur en Kazajstán, los nuevos barcos se lanzarán desde el nuevo cosmódromo de Vostochny, que se está construyendo en el territorio de la región de Amur. La tripulación será de seis personas. El vehículo tripulado también es capaz de llevar carga: quinientos kilogramos. En la versión no tripulada, la nave podrá entregar "obsequios" más impresionantes a la órbita cercana a la Tierra, con un peso de dos toneladas.

Uno de los principales problemas del proyecto PPTS es la falta de vehículos de lanzamiento con caracteristicas necesarias. Hoy el principal aspectos técnicos La nave espacial se ha elaborado, pero la falta de un vehículo de lanzamiento pone a sus desarrolladores en una posición muy difícil. Se supone que el nuevo vehículo de lanzamiento estará tecnológicamente cerca del Angara, desarrollado en la década de 1990.

Maqueta de PPTS en la exposición MAKS-2009

©sdelanounas.ru

Por extraño que parezca, otro problema grave es el propósito mismo del diseño del PPTS (léase: realidad rusa). Rusia difícilmente podrá permitirse la implementación de programas para la exploración de la Luna y Marte, de escala similar a los que está implementando Estados Unidos. Incluso si el desarrollo del complejo espacial tiene éxito, lo más probable es que su única tarea real sea la entrega de carga y tripulación a la ISS. Pero el inicio de las pruebas de vuelo del PPTS se pospuso hasta 2018. En ese momento, los prometedores vehículos estadounidenses probablemente ya podrán asumir las funciones que actualmente realizan las naves espaciales rusas Soyuz y Progress.

Perspectivas nebulosas

El mundo moderno está privado del romance de los vuelos espaciales, esto es un hecho. Por supuesto, no estamos hablando de lanzamiento de satélites y turismo espacial. No tienes que preocuparte por estas esferas de la astronáutica. Los vuelos a la Estación Espacial Internacional son de gran importancia para la industria espacial, pero la duración de la ISS en órbita es limitada. Está previsto que la estación cierre en 2020. Una nave espacial tripulada moderna es, ante todo, componente un programa especifico. No tiene sentido desarrollar un nuevo barco sin tener una idea sobre las tareas de su operación. Se están diseñando nuevas naves espaciales de EE. UU. no solo para llevar carga y tripulación a la ISS, sino también para volar a Marte y la Luna. Sin embargo, estas tareas están tan alejadas de las preocupaciones terrenales cotidianas que en los próximos años difícilmente podemos esperar avances significativos en el campo de la astronáutica.

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Proyecto "Prometeo"

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Proyecto MAKS

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Salvapantallas de apertura de la serie "Space": una representación esquemática de la expansión de la humanidad en el sistema solar

Preparé un breve artículo para la revista Popular Mechanics: un pronóstico para el desarrollo de la astronáutica. El material "5 escenarios para el futuro" (No. 4, 2016) incluía solo una pequeña parte del artículo, solo un párrafo :) ¡Estoy publicando la versión completa!

Primera parte: Futuro cercano - 2020-2030

Al comienzo de la nueva década, los humanos regresarán al espacio lunar como parte del programa Flexible Path de la NASA. El nuevo cohete superpesado Space Launch System (SLS) estadounidense, cuyo primer lanzamiento está programado para 2018, ayudará con esto. La carga útil es de 70 toneladas en la primera etapa, hasta 130 toneladas en las siguientes. Permítanme recordarles que el Protón ruso tiene una carga útil de solo 22 toneladas, el nuevo Angara-A5 tiene unas 24 toneladas, la nave espacial estatal Orion también se está construyendo en los Estados Unidos.

SLS
Fuente: NASA

Los comerciantes privados estadounidenses garantizarán la entrega de astronautas y carga a la ISS. Inicialmente, dos barcos: Dragon V2 y CST-100, luego otros se pondrán al día (posiblemente con alas, por ejemplo, Dream Chaser, no solo en carga, sino también en versión de pasajeros).

La ISS operará al menos hasta 2024 (posiblemente más tiempo, especialmente el segmento ruso).

Luego, la NASA anunciará un concurso para una nueva base cercana a la Tierra, en el que probablemente Bigelow Aerospace ganará con un proyecto para una estación con módulos inflables.

Para fines de la década de 2020, es posible predecir la presencia en órbita de varias estaciones orbitales tripuladas privadas para diversos fines (desde el turismo hasta el montaje orbital de satélites).

Con el uso de un cohete pesado (con una capacidad de carga de poco más de 50 toneladas, a veces clasificado como superpesado) Falcon Heavy y Dragon V2, fabricados por Elon Musk, es bastante probable que los vuelos turísticos orbiten alrededor de la Luna, no solo un sobrevuelo, pero es decir, trabajar en una órbita lunar, más cerca de mediados de la década de 2020.

Además, más cerca de mediados de la década de 2020, es probable que una competencia de la NASA cree una infraestructura de transporte lunar (expediciones privadas y una base lunar privada). Según estimaciones recientes, los comerciantes privados necesitarán alrededor de $ 10 mil millones en fondos gubernamentales para regresar a la luna en el tiempo previsible (menos de 10 años).

Maqueta de la base lunar de la empresa privada Bigelow Aerospace
Fuente: Bigelow Aeroespacial

Por lo tanto, el "Camino Flexible" lleva a la NASA a Marte (una expedición a Fobos, a principios de los años 30, a la superficie de Marte, solo en los años 40, si no hay un poderoso impulso de aceleración de la sociedad), y la órbita terrestre baja e incluso a la Luna se le darán asuntos privados.

Además, se pondrán en funcionamiento nuevos telescopios, que permitirán no solo encontrar decenas de miles de exoplanetas, sino también medir los espectros de las atmósferas del más cercano de ellos por observación directa. Me atrevería a sugerir que antes del año 30 se obtendrán evidencias de la existencia de vida extraterrestre (atmósfera de oxígeno, firmas IR de la vegetación, etc.), y volverá a surgir la cuestión del Gran Filtro y la paradoja de Fermi.

Habrá nuevos vuelos de sondas a asteroides, gigantes gaseosos (a la luna Europa de Júpiter, a las lunas Titán y Encelado de Saturno, así como a Urano o Neptuno), aparecerán las primeras sondas interplanetarias privadas (Luna, Venus, posiblemente Marte con asteroides ).

Hablar sobre la extracción de recursos en astroides hasta el año 30 seguirá siendo un debate. A menos que los comerciantes privados realicen pequeños experimentos tecnológicos junto con las agencias estatales.

Los sistemas suborbitales turísticos comenzarán a volar masivamente: cientos de personas visitarán el borde del espacio.

China construirá su estación orbital multimódulo a principios de la década de 1920 y, entre mediados y finales de la década, llevará a cabo un vuelo tripulado alrededor de la luna. También lanzará muchas sondas interplanetarias (por ejemplo, el rover chino), pero no saldrá victorioso en astronáutica. Aunque estará en el tercero o cuarto, justo detrás de los Estados Unidos y los grandes comerciantes privados.

Rusia, en el mejor de los casos, preservará el "espacio pragmático": comunicaciones, navegación, teledetección de la Tierra, así como el legado soviético en la exploración espacial tripulada. Los cosmonautas de Soyuz volarán al segmento ruso de la ISS, y después de que EE. UU. se retire del proyecto, el segmento ruso probablemente formará una estación separada, mucho más pequeña que la Mir soviética e incluso más pequeña que la estación china. Pero esto es suficiente para salvar la industria. Incluso en términos de vehículos de lanzamiento, Rusia retrocederá al 3-4 lugar. Pero esto será suficiente para llevar a cabo tareas de importancia económica nacional. En un mal escenario, después de la finalización de la operación de la ISS, la dirección tripulada en cosmonáutica en Rusia se cerrará por completo, y en el escenario más optimista, se anunciará programa lunar con plazos reales (y no a mediados de la década de 2030) y un control claro, que permitirá alunizar a mediados de la década de 2020. Pero tal escenario, por desgracia, es poco probable.

Nuevos países se unirán al club de potencias espaciales, incluidos varios países con programas tripulados: India, Irán e incluso Corea del Norte. Y esto por no hablar de las empresas privadas: a finales de la década habrá muchos vehículos privados orbitales tripulados, pero apenas más de una docena.

Muchas pequeñas empresas crearán sus propios cohetes ultraligeros y ligeros. Además, algunos de ellos aumentarán gradualmente la carga útil y pasarán a las clases media e incluso pesada.

Fundamentalmente no aparecerán nuevos vehículos de lanzamiento, las personas volarán en cohetes, pero la reutilización de las primeras etapas o el rescate de motores se convertirá en la norma. Probablemente, se realizarán experimentos con sistemas reutilizables aeroespaciales, nuevos combustibles, estructuras. Es posible que a fines de los años 20 se construya un portaaviones reutilizable de una sola etapa y comience a volar.

Segunda parte: La transformación de la humanidad en una civilización espacial - 2030 a finales XXI siglo

Hay muchas bases en la Luna, tanto públicas como privadas. El satélite natural de la Tierra se utiliza como base de recursos (energía, hielo, varios componentes del regolito), un campo de pruebas experimentales y científicas donde se prueban tecnologías espaciales para vuelos de larga distancia, se colocan telescopios infrarrojos en cráteres sombreados y radio los telescopios se encuentran en el reverso.

La luna está incluida en la economía de la tierra: la energía de las centrales eléctricas lunares (campos paneles solares y concentradores solares construidos con recursos locales) se transmite tanto a los remolcadores espaciales en el espacio cercano a la Tierra como a la Tierra. Se ha resuelto el problema del envío de materia desde la superficie de la Luna a la órbita terrestre baja (frenado en la atmósfera y captura). El hidrógeno y el oxígeno lunares se utilizan en estaciones de servicio lunares y cercanas a la Tierra. Por supuesto, todos estos son solo los primeros experimentos, pero las empresas privadas ya están haciendo fortunas con ellos. Hasta ahora, el helio-3 se ha extraído solo en pequeñas cantidades para experimentos relacionados con motores de cohetes de fusión.

En Marte - una estación-colonia científica. Un proyecto conjunto de "comerciantes privados" (principalmente Elon Musk) y estados (principalmente Estados Unidos). Las personas tienen la oportunidad de regresar a la Tierra, pero muchos vuelan al nuevo mundo para siempre. Los primeros experimentos sobre la posible terraformación del planeta. En Fobos: una base de transbordo para naves espaciales interplanetarias pesadas.

base marciana
Fuente: Bryan Versteeg

En todo el sistema solar, hay muchas sondas, cuyo propósito es prepararse para el desarrollo, para buscar recursos. Vuelos de dispositivos de alta velocidad con sistemas de propulsión de energía nuclear en el cinturón de Kuiper al gigante gaseoso recientemente descubierto: el noveno planeta. Rovers en Mercurio, globo, sondas flotantes, voladoras en Venus, el estudio de satélites de planetas gigantes (por ejemplo, submarinos en los mares de Titán).

Las redes distribuidas de telescopios espaciales hacen posible capturar exoplanetas por observación directa e incluso mapear (muy baja resolución) planetas alrededor de estrellas cercanas. Se han enviado grandes observatorios automáticos al foco de la lente gravitacional del Sol.

Los vehículos de lanzamiento reutilizables de una sola etapa se han desplegado y están operativos, los métodos de entrega de carga que no son cohetes se utilizan activamente en la Luna: catapultas mecánicas y electromagnéticas.

Hay muchas estaciones espaciales turísticas volando. Hay varias estaciones: institutos científicos con gravedad artificial (estación toroide).

Las naves espaciales interplanetarias tripuladas pesadas no solo llegaron a Marte y aseguraron el despliegue de una base de colonias en el Planeta Rojo, sino que también están explorando activamente el cinturón de asteroides. Se han enviado muchas expediciones a asteroides cercanos a la Tierra, se ha llevado a cabo una expedición a la órbita de Venus. Han comenzado los preparativos para el despliegue de bases de investigación alrededor de los planetas gigantes Júpiter y Saturno. Quizás los planetas gigantes sean el objetivo del primer vuelo de prueba de un vehículo interplanetario con motor termonuclear con confinamiento de plasma magnético.

Lanzamiento de un globo meteorológico en Titán


Después del vuelo de Gagarin, la gente pensó seriamente que en unas pocas décadas la humanidad conquistaría el espacio exterior, colonizaría la Luna, Marte y, posiblemente, planetas más distantes. Sin embargo, estas previsiones eran demasiado optimistas. Pero ahora varios estados y empresas privadas están trabajando seriamente para revivir la carrera espacial que ha perdido fuerza. En nuestra revisión de hoy, le informaremos sobre algunos de los proyectos similares más ambiciosos de nuestro tiempo.



El multimillonario estadounidense Dennis Tito, quien en un momento se convirtió en el primer turista espacial, creó el programa Inspiration Mars, cuyo objetivo es lanzar una misión privada a Marte en 2018. ¿Por qué en 2018? El hecho es que en el lanzamiento del barco el 5 de enero de este año, existe una oportunidad única de volar a lo largo de la trayectoria mínima. La próxima vez, tal oportunidad caerá solo después de trece años.




La agencia estadounidense de desarrollo avanzado DARPA planea lanzar un programa espacial a gran escala que se ha desarrollado durante cien años o más. Su objetivo principal es el deseo de explorar el espacio más allá sistema solar por su potencial colonización por la Humanidad. Al mismo tiempo, la propia DARPA planea gastar solo $ 100 millones en esto, mientras que la principal carga financiera recaerá sobre los hombros de los inversores privados. Este modo de cooperación dentro de la agencia se ha comparado con las expediciones exploratorias del siglo XVI, durante las cuales sus líderes, operando bajo las banderas diferentes paises, en consecuencia, recibía la mayor parte de las rentas de los territorios anexados a la Corona y la condición de gobernador real en los mismos.




El renombrado director James Cameron fundó una fundación que se ocupará del problema del uso de asteroides para fines útiles para la humanidad. Después de todo, estos objetos espaciales están llenos de elementos de tierras raras. Y el mismo platino en un asteroide de 500 metros puede resultar más del que se ha extraído en la Tierra en toda su historia. Entonces, ¿por qué no tratar de obtener estos recursos? A la iniciativa de Cameron se sumaron Google, The Perot Group, Hillwood y algunas otras empresas.




Japón planea en un futuro muy cercano construir un llamado. "vela solar" ESAIL, que, gracias a la presión de los rayos del sol sobre su superficie, se desplazará por el espacio exterior a una velocidad de 19 kilómetros por segundo. Y esto lo convertirá en el objeto hecho por el hombre más rápido del sistema solar.




En abril de 2015, la Agencia Espacial Rusa anunció sus ambiciosos planes para construir bases habitables en la Luna y Marte para 2050. Al mismo tiempo, todos los descensos significativos dentro de su marco no se llevarán a cabo desde Baikonur, desde el nuevo cosmódromo de Vostochny, que actualmente se encuentra en construcción en el Lejano Oriente.




Como presagio del mayor desarrollo de los vuelos privados a la órbita de la Tierra, empresa rusa Orbital Technologies, junto con RKK Energia, lanzó un proyecto llamado Commercial Space Station para crear el primer hotel para turistas espaciales. Se espera que su primer módulo sea enviado al espacio en 2015-2016.




Una de las áreas más prometedoras para la exploración espacial es el desarrollo de la idea de un ascensor espacial, que podría llevar objetos a la órbita de la Tierra a lo largo de un cable. La empresa japonesa Obayashi Corporation promete crear el primer transporte de este tipo para 2050. Este ascensor podrá moverse a una velocidad de 200 kilómetros por hora y transportar 30 personas al mismo tiempo.




En la órbita de la Tierra hay una gran cantidad de satélites viejos y agotados, que se han convertido en los llamados " basura espacial". Y esto a pesar de que el lanzamiento de solo un kilogramo de carga tiene un promedio de 30 mil dólares. Por esta razón, la agencia DARPA decidió comenzar a desarrollar la estación espacial Phoenix, que captará satélites viejos y recogerá de ellos nuevos que funcionen.