Giunone. La navicella spaziale Juno è stata lanciata nel 2011 e dovrebbe entrare in orbita attorno a Giove nel 2016. Farà un lungo giro attorno al gigante gassoso, raccogliendo dati sulla composizione atmosferica e sul campo magnetico, oltre a mappare i venti. Juno è la prima navicella spaziale della NASA a non utilizzare un nucleo di plutonio ma ad essere dotata di pannelli solari.

Martedì 2020. Il prossimo rover inviato sul pianeta rosso sarà per molti versi una copia del collaudato Curiosity. Ma il suo compito sarà diverso: cercare eventuali tracce di vita su Marte. Il programma inizia alla fine del 2020.

Spazio orologio atomico La NASA prevede di lanciarlo in orbita per la navigazione nello spazio profondo nel 2016. Questo dispositivo, in teoria, dovrebbe funzionare come GPS per le future astronavi. L’orologio spaziale promette di essere 50 volte più preciso di qualsiasi suo equivalente sulla Terra.

Intuizione. Una delle domande importanti relative a Marte è se c'è attività geologica su di esso o no? La missione InSight, prevista per il 2016, risponderebbe a questa domanda con un rover che trasportasse una trivella e un sismometro.

Orbiter di Urano. L’umanità ha visitato Urano e Nettuno solo una volta, durante la missione Voyager 2 nel 1980, ma si prevede che questo problema verrà corretto nel prossimo decennio. Il programma orbitante di Urano è concepito come un analogo del volo di Cassini su Giove. I problemi sono i finanziamenti e la mancanza di plutonio come combustibile. Tuttavia, il lancio è previsto per il 2020, mentre il veicolo arriverà su Urano nel 2030.

Europa Clipper. Grazie alla missione Voyager del 1979, abbiamo appreso che sotto il ghiaccio di una delle lune di Giove, Europa, si trova un enorme oceano. E dove c’è così tanta acqua liquida, la vita è possibile. Europa Clipper volerà nel 2025, equipaggiato con un potente radar in grado di scrutare in profondità sotto il ghiaccio di Europa.

OSIRIS-REx. L'asteroide (101955) Bennu non è l'oggetto spaziale più famoso. Ma secondo gli astronomi dell’Università dell’Arizona, c’è una reale possibilità che si schianti sulla Terra intorno al 2200. OSIRIS-REx si recherà a Benn nel 2019 per raccogliere campioni di terreno e tornerà nel 2023. Lo studio dei dati ottenuti potrebbe aiutare a prevenire un disastro in futuro.

LISA è un esperimento congiunto tra la NASA e l'Agenzia spaziale europea da studiare onde gravitazionali, emessi dai buchi neri e dalle pulsar. Le misurazioni verranno effettuate da tre dispositivi posti ai vertici di un triangolo lungo 5 milioni di km. LISA Pathfinder, il primo di tre satelliti, sarà mandato in orbita nel novembre 2015, con il lancio completo del programma previsto per il 2034.

BepiColombo. Questo programma prende il nome dal matematico italiano del XX secolo Giuseppe Colombo, che sviluppò la teoria della manovra gravitazionale. BepiColombo è un progetto delle agenzie spaziali di Europa e Giappone, che inizierà nel 2017 con l'arrivo stimato del dispositivo nell'orbita di Mercurio nel 2024.

Il telescopio spaziale James Webb verrà lanciato in orbita nel 2018 in sostituzione del famoso Hubble. Grande quanto un campo da tennis e grande quanto una casa a quattro piani, e costato quasi 9 miliardi di dollari, il telescopio è considerato la migliore speranza per l'astronomia moderna.

Fondamentalmente, le missioni sono pianificate in tre direzioni: un volo su Marte nel 2020, un volo su Europa, luna di Giove, e, possibilmente, sull’orbita di Urano. Ma l’elenco non si limita a loro. Diamo un'occhiata a dieci programmi spaziali nel prossimo futuro.

I lavori per la progettazione preliminare dell'astronave del futuro sono già in corso più di un anno. La Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, che ha vinto la gara, ha ricevuto 800 milioni di rubli per la prima fase di sviluppo e presenterà il progetto a giugno. Corporazione spaziale ha fornito materiali video esclusivi che illustrano come sarà la nave di prossima generazione.

I lavori sul progetto della nuova nave si svolgono in assoluta segretezza; i suoi schizzi sono completamente segreti per RSC Energia. Il canale televisivo Rossiya 24 aveva a disposizione solo gli schizzi preliminari. Inizialmente si presumeva che la navicella avrebbe ricevuto il nome abbreviato "Rus". Ora si è saputo che questo è uno dei nomi provvisori del veicolo di lancio con una capacità di carico di 20 tonnellate. Il presidente della società spaziale e missilistica Energia Vitaly Lopota ha dichiarato: "Il nome "Rus" è stato assegnato a uno dei progetti del veicolo di lancio, ma non abbiamo ideato un'iniziativa del genere per la nave, perché è attualmente in corso progettazione preliminare e cercare l'apparenza. O meglio, l'aspetto della nuova nave è già chiaro e formato. Speriamo di iniziare i test di volo entro il 2015."

In precedenza, il capo dell'Agenzia spaziale federale, Anatoly Perminov, aveva dichiarato: "Il periodo è molto limitato nei tempi moderni: nel 2015 il primo volo dovrebbe essere effettuato in una versione cargo e nel 2018 - con un equipaggio".

Per ora, il nome della nave è “Advanced Manned Transport System”, abbreviato in PPTS. Alcuni lo chiamano anche “Clipper” per analogia con. Roscosmos ha ritenuto che il progetto non soddisfacesse i requisiti. Ad esempio, le ali di un'astronave non sono necessarie e possono addirittura rappresentare un problema durante il ritorno sulla Terra. Vitaly Lopota ha parlato dei dettagli tecnici del nuovo sviluppo: “Siamo costretti a cercare forme e le abbiamo trovate. Queste forme ricordano in qualche modo una parte superiore tagliata a metà: una forma conica. Questa nave sarà tecnologicamente più avanzata nella produzione utilizzerà materiali fondamentalmente nuovi e sarà piuttosto leggero."

Secondo gli sviluppi preliminari, la nave avrà una forma a cono. Dopotutto, un cono è la forma ottimale per passare attraverso gli strati densi dell'atmosfera. Il veicolo in discesa si schianta contro di loro alla prima velocità di fuga: più di sette chilometri al secondo. “Un veicolo spaziale che vola nella nostra atmosfera alla prima velocità cosmica si riscalda fino a 2-2,5 mila gradi. Nessun materiale, nessun acciaio, nessun metallo può resistere a questo, quindi siamo costretti ad abbandonare la superficie sviluppata una combinazione di diversi sistemi di atterraggio, ovvero paracadute, jet", ha spiegato Vitaly Lopota.

La NASA americana ha seguito più o meno lo stesso principio durante la sua creazione futura nave"Orione". Il suo primo volo è previsto per il 2014. La navicella spaziale russa di prossima generazione è progettata per 15 anni di funzionamento e almeno 10 voli, ma non tutte le sue parti saranno riutilizzabili. “Quando si entra nell'atmosfera e in questa situazione critica, il compartimento dello strumento e dell'assemblaggio sarà superfluo: verrà eliminato e per il prossimo utilizzo sarà necessario installarne uno nuovo. Lo scudo termico verrà eliminato assumerà la massima energia durante l'ingresso nell'atmosfera. E la cosa più costosa è: questo è un veicolo di rientro, queste sono persone, questo è un sistema di supporto vitale, un sistema di controllo, un sistema di propulsione", il presidente di RSC Energia. chiarito.

A proposito di navi nuovo sistemaè noto che peseranno dalle 18 alle 20 tonnellate, a seconda del loro scopo. Le nuove navi saranno in grado di portare fino a sei membri dell’equipaggio nell’orbita terrestre bassa e trasportare almeno 500 chilogrammi di carico. Saranno in grado di trasportare quattro astronauti e 100 chilogrammi di carico nell'orbita lunare. Si presume che la versione senza pilota del PPTS sarà in grado di lanciare almeno due tonnellate di carico nell'orbita terrestre bassa e riportare circa mezza tonnellata sulla Terra.

Vitaly Lopota ha parlato di altre funzionalità sistema creato: “In realtà, la nave dovrebbe garantire il decollo e l'attracco rapido al complesso di spedizione per l'attracco alla stazione, o per il volo verso altri pianeti, o per svolgere compiti in orbita. Se sono necessari voli a lungo termine, siamo in grado di attraccare il compartimento domestico”.

Come affermato in precedenza dal capo di Roscosmos Anatoly Perminov, l’equipaggio della nave sarà composto da almeno quattro a sei persone. "La nave deve volare con successo sia nell'orbita terrestre bassa, cioè verso altre stazioni dello stesso tipo, verso un futuro complesso di assemblaggio nell'orbita terrestre bassa, sia essere in grado di volare in orbita attorno alla Luna ed essere in autonomia volo per almeno 30 giorni,” - ha precisato.

Il futuro complesso di assemblaggio e sperimentazione nell'orbita terrestre bassa è la continuazione del programma con equipaggio per i prossimi due o anche tre decenni. Forse anche quando la Stazione Spaziale Internazionale avrà già esaurito la sua vita utile. Roscosmos nutre grandi speranze per questo programma. Il capo del dipartimento dei programmi con equipaggio di Roscosmos, Alexei Krasnov, ha parlato dei compiti proposti: “La possibilità di assemblare un piccolo veicolo spaziale sulla base della ISS che volerebbe dall'orbita spaziale oltre i limiti dello spazio vicino alla Terra mentre il bersaglio non è stato determinato, questo deve ancora essere fatto, ma potrebbe trattarsi di un'orbita lunare, potrebbe essere un asteroide che è volato via ed è tornato."

È probabile che il nuovo dispositivo entri a far parte del programma Mars. Il futuro complesso interplanetario sarà assemblato nella cosiddetta orbita terrestre bassa. Il suo peso può arrivare fino a 500 tonnellate. IN forma assemblata, la struttura verrà gradualmente sollevata fino a un'altezza di 200mila chilometri e ciò richiederà diversi mesi. Verrà consegnato l'equipaggio della spedizione su Marte ultimo momento prima del lancio, in modo che gli astronauti non ricevano una dose aggiuntiva radiazione solare, e da un'orbita alta il complesso si lancia verso il Pianeta Rosso.

I moderni motori a razzo fanno un buon lavoro nel lanciare attrezzature in orbita, ma sono del tutto inadatti ai viaggi spaziali a lungo termine. Pertanto, gli scienziati hanno lavorato per decenni per creare alternative motori spaziali, che potrebbe accelerare le navi registrare velocità. Diamo un'occhiata a sette idee chiave da quest'area.

EmDrive

Per muoverti, devi allontanarti da qualcosa: questa regola è considerata uno dei pilastri incrollabili della fisica e dell'astronautica. Da cosa esattamente spingersi - terra, acqua, aria o un getto di gas, come nel caso dei motori a razzo - non è così importante.

Un noto esperimento mentale: immagina che un astronauta sia andato nello spazio, ma il cavo che lo collega alla navicella spaziale si rompe improvvisamente e la persona inizia a volare via lentamente. Tutto quello che ha è una cassetta degli attrezzi. Quali sono le sue azioni? Risposta corretta: deve buttare via gli attrezzi dalla nave. Secondo la legge di conservazione della quantità di moto, la persona verrà scagliata via dallo strumento esattamente con la stessa forza con cui lo strumento viene scagliato via dalla persona, quindi si sposterà gradualmente verso la nave. Questa è la propulsione a reazione: l'unico modo possibile per muoversi nello spazio vuoto. spazio esterno. È vero, EmDrive, come mostrano gli esperimenti, ha alcune possibilità di confutare questa affermazione incrollabile.

Il creatore di questo motore è l'ingegnere britannico Roger Schaer, che ha fondato la propria azienda Satellite Propulsion Research nel 2001. Il design dell'EmDrive è molto stravagante e ha la forma di un secchio di metallo, sigillato su entrambe le estremità. All'interno di questo secchio c'è un magnetron che emette onde elettromagnetiche, – come in un normale microonde. E risulta essere sufficiente per creare una spinta molto piccola, ma abbastanza evidente.

L'autore stesso spiega il funzionamento del suo motore attraverso la differenza di pressione della radiazione elettromagnetica alle diverse estremità del "secchio" - all'estremità stretta è inferiore a quella larga. Questo crea una spinta diretta verso l'estremità stretta. La possibilità di un tale funzionamento del motore è stata contestata più di una volta, ma in tutti gli esperimenti l'installazione di Schaer mostra la presenza di spinta nella direzione prevista.

Tra gli sperimentatori che hanno testato il "secchio" di Schaer ci sono organizzazioni come la NASA, Università Tecnica Dresda e l'Accademia Cinese delle Scienze. L'invenzione è stata testata al massimo condizioni diverse, anche nel vuoto, dove si è evidenziata la presenza di una spinta di 20 micronewton.

Questo è molto poco rispetto ai motori a reazione chimici. Ma, dato che il motore di Shaer può funzionare indefinitamente, poiché non richiede alimentazione di carburante (il magnetron può essere alimentato da pannelli solari), è potenzialmente in grado di accelerare le astronavi a velocità enormi, misurate come percentuale della velocità della luce.

Per provare appieno le prestazioni del motore è necessario effettuare molte più misurazioni e liberarsene effetti collaterali, che possono essere generati, ad esempio, da campi magnetici esterni. Tuttavia, vengono già avanzate possibili spiegazioni alternative per la spinta anomala del motore Shaer, che, in generale, viola le consuete leggi della fisica.

Ad esempio, sono state avanzate versioni secondo cui il motore può creare spinta grazie all'interazione con il vuoto fisico, che a livello quantistico ha energia diversa da zero ed è pieno di particelle elementari virtuali che appaiono e scompaiono costantemente. Scopriremo nel prossimo futuro chi alla fine avrà ragione: gli autori di questa teoria, lo stesso Shaer o altri scettici.

Vela solare

Come accennato in precedenza, la radiazione elettromagnetica esercita una pressione. Ciò significa che, in teoria, può essere convertito in movimento, ad esempio utilizzando una vela. Proprio come le navi dei secoli passati catturavano il vento con le loro vele, l’astronave del futuro catturerebbe il sole o qualsiasi altra luce stellare con le sue vele.

Il problema, però, è che la pressione luminosa è estremamente bassa e diminuisce con l’aumentare della distanza dalla sorgente. Pertanto, per essere efficace, una vela del genere deve avere un peso minimo e molto vasta area. E questo aumenta il rischio di distruzione dell'intera struttura quando incontra un asteroide o un altro oggetto.

Tentativi di costruire e lanciare barche a vela solari nello spazio hanno già avuto luogo: nel 1993, la Russia ha testato una vela solare sulla navicella spaziale Progress e nel 2010 il Giappone ha effettuato con successo test sulla strada verso Venere. Ma nessuna nave ha mai utilizzato la vela come principale fonte di accelerazione. Un altro progetto sembra un po’ più promettente a questo riguardo: una vela elettrica.

Vela elettrica

Il sole emette non solo fotoni, ma anche particelle di materia caricate elettricamente: elettroni, protoni e ioni. Tutti formano il cosiddetto vento solare, che ogni secondo trasporta circa un milione di tonnellate di materia dalla superficie della stella.

Il vento solare si estende per miliardi di chilometri ed è responsabile di alcuni fenomeni naturali sul nostro pianeta: tempeste geomagnetiche e aurora boreale. La Terra è protetta dal vento solare grazie al suo stesso campo magnetico.

Il vento solare, come il vento aereo, è abbastanza adatto per viaggiare, basta farlo soffiare nelle vele. Il progetto della vela elettrica, creato nel 2006 dallo scienziato finlandese Pekka Janhunen, ha poco in comune con la vela solare. Questo motore è costituito da diversi cavi lunghi e sottili, simili ai raggi di una ruota senza cerchione.

Grazie ad un cannone elettronico che emette contro la direzione del movimento, questi cavi acquisiscono un potenziale carico positivamente. Poiché la massa di un elettrone è circa 1800 volte inferiore a quella di un protone, la spinta creata dagli elettroni non avrà un ruolo fondamentale. Anche gli elettroni del vento solare non sono importanti per una vela del genere. Ma le particelle caricate positivamente – protoni e radiazioni alfa – verranno respinte dai cavi, creando così una spinta a getto.

Anche se questa spinta sarà circa 200 volte inferiore a quella di una vela solare, l’Agenzia spaziale europea era interessata. Il fatto è che una vela elettrica è molto più facile da progettare, produrre, schierare e utilizzare nello spazio. Inoltre, con l'aiuto della gravità, la vela consente anche di viaggiare verso la sorgente del vento stellare, e non solo da essa. E poiché la superficie di tale vela è molto più piccola di quella di una vela solare, è molto meno vulnerabile agli asteroidi e ai detriti spaziali. Forse nei prossimi anni vedremo le prime navi sperimentali con vele elettriche.

Motore a ioni

Il flusso di particelle cariche di materia, cioè gli ioni, non viene emesso solo dalle stelle. Il gas ionizzato può anche essere creato artificialmente. Normalmente, le particelle di gas sono elettricamente neutre, ma quando i suoi atomi o molecole perdono elettroni, diventano ioni. Nella sua massa totale, tale gas non ha ancora carica elettrica, ma le sue singole particelle si caricano, il che significa che possono muoversi in un campo magnetico.

In un motore a ioni, un gas nobile (solitamente lo xeno) viene ionizzato da un flusso di elettroni ad alta energia. Eliminano gli elettroni dagli atomi e acquisiscono una carica positiva. Gli ioni risultanti vengono poi accelerati in un campo elettrostatico a velocità dell'ordine di 200 km/s, che è 50 volte maggiore della velocità del flusso di gas dei motori a reazione chimici. Tuttavia, i moderni motori a ioni hanno una spinta molto bassa, circa 50-100 millinewton. Un motore del genere non sarebbe nemmeno in grado di spostarsi dal tavolo. Ma ha un serio vantaggio.

L'elevato impulso specifico consente di ridurre significativamente il consumo di carburante nel motore. Per ionizzare il gas, energia ottenuta da pannelli solari, quindi il motore ionico può funzionare per un tempo molto lungo, fino a tre anni senza interruzioni. In questo periodo di tempo, avrà il tempo di accelerare la navicella spaziale a velocità che i motori chimici non avrebbero mai sognato.

I motori ionici hanno vagato più di una volta per le distese del sistema solare come parte di varie missioni, ma di solito come ausiliari, piuttosto che principali. Oggi si parla sempre più spesso dei motori al plasma come possibile alternativa ai motori a ioni.

Motore al plasma

Se il grado di ionizzazione degli atomi diventa elevato (circa il 99%), allora questo stato di aggregazione della sostanza viene chiamato plasma. Lo stato plasmatico può essere raggiunto solo con alte temperature, pertanto, nei motori al plasma, il gas ionizzato viene riscaldato a diversi milioni di gradi. Il riscaldamento viene effettuato utilizzando una fonte di energia esterna: pannelli solari o, più realisticamente, un piccolo reattore nucleare.

Il plasma caldo viene quindi espulso attraverso l'ugello del razzo, creando una spinta dieci volte maggiore rispetto a un motore a ioni. Un esempio di motore al plasma è il progetto VASIMR, sviluppato dagli anni '70 del secolo scorso. A differenza dei motori a ioni, i motori al plasma non sono ancora stati testati nello spazio, ma su di essi sono riposte grandi speranze. Esattamente motore al plasma VASIMR è uno dei principali candidati per le missioni con equipaggio su Marte.

Motore a fusione

Domare l’energia termica fusione nucleare le persone ci hanno provato fin dalla metà del XX secolo, ma finora non ci sono riusciti. Tuttavia, la fusione termonucleare controllata è ancora molto attraente, perché è una fonte di enorme energia ottenuta da combustibili molto economici: isotopi di elio e idrogeno.

Al momento, ci sono diversi progetti per un motore a reazione alimentato dall’energia della fusione termonucleare. Il più promettente di questi è considerato un modello basato su un reattore con confinamento magnetico del plasma. Il reattore termonucleare in un tale motore sarà una camera cilindrica non pressurizzata che misurerà 100–300 metri di lunghezza e 1–3 metri di diametro. La camera deve essere fornita di carburante sotto forma di plasma ad alta temperatura che, sotto una pressione sufficiente, entra in una reazione di fusione nucleare. Le bobine del sistema magnetico situate attorno alla camera devono impedire al plasma di entrare in contatto con l'apparecchiatura.

La zona di reazione termonucleare si trova lungo l'asse di tale cilindro. Con l'aiuto dei campi magnetici, il plasma estremamente caldo scorre attraverso l'ugello del reattore, creando un'enorme spinta, molte volte maggiore di quella dei motori chimici.

Motore dell'antimateria

Tutta la materia che ci circonda è costituita da fermioni, particelle elementari con spin semiintero. Questi sono, ad esempio, i quark, che costituiscono i protoni e i neutroni nei nuclei atomici, nonché gli elettroni. Inoltre, ogni fermione ha la propria antiparticella. Per un elettrone questo è un positrone, per un quark è un antiquark.

Le antiparticelle hanno la stessa massa e lo stesso spin dei loro “compagni” ordinari, differendo nel segno di tutti gli altri parametri quantistici. In teoria, le antiparticelle sono in grado di produrre antimateria, ma fino ad ora l'antimateria non è stata rilevata da nessuna parte nell'Universo. Per la scienza fondamentale, è una grande domanda il motivo per cui non esiste.

Ma in condizioni di laboratorio è possibile ottenere una certa quantità di antimateria. Ad esempio, recentemente è stato condotto un esperimento per confrontare le proprietà dei protoni e degli antiprotoni immagazzinati in una trappola magnetica.

Quando l’antimateria e la materia ordinaria si incontrano, avviene un processo di reciproco annientamento, accompagnato da un’ondata di energia colossale. Quindi, se prendiamo un chilogrammo di materia e antimateria, la quantità di energia rilasciata durante il loro incontro sarà paragonabile all'esplosione della "Tsar Bomba", la più potente bomba all'idrogeno nella storia dell'umanità.

Inoltre, una parte significativa dell'energia verrà rilasciata sotto forma di fotoni di radiazione elettromagnetica. Di conseguenza, c'è il desiderio di utilizzare questa energia per i viaggi nello spazio creando un motore fotonico simile vela solare, solo in questo caso la luce sarà generata da una fonte interna.

Ma per utilizzare efficacemente le radiazioni in un motore a reazione, è necessario risolvere il problema della creazione di uno “specchio” in grado di riflettere questi fotoni. Dopotutto, la nave ha bisogno in qualche modo di spingersi per creare spinta.

NO materiale moderno semplicemente non può resistere alle radiazioni generate in caso di tale esplosione ed evaporerà istantaneamente. Nei loro romanzi di fantascienza, i fratelli Strugatsky hanno risolto questo problema creando un “riflettore assoluto”. IN vita reale Niente di simile è stato ancora raggiunto. Questo compito, così come il problema della creazione di grandi quantità di antimateria e dei suoi conservazione a lungo termine, è una questione che riguarda la fisica del futuro.

15 giugno 2014

Abbiamo tutti visto molte volte un'ampia varietà di stazioni spaziali e città spaziali nei film di fantascienza. Ma sono tutti irrealistici. Brian Versteeg di Spacehabs utilizza principi scientifici del mondo reale per sviluppare concetti di stazione spaziale che un giorno potrebbero essere effettivamente costruiti. Una di queste stazioni di insediamento è Kalpana One. Più precisamente, migliorato, versione moderna concetto sviluppato negli anni 70. Kalpana One è una struttura cilindrica con un raggio di 250 metri e una lunghezza di 325 metri. Livello di popolazione approssimativo: 3.000 cittadini.

Diamo uno sguardo più da vicino a questa città...

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“Il Kalpana One Space Settlement è il risultato della ricerca sui limiti reali della struttura e della forma degli enormi insediamenti spaziali. A partire dalla fine degli anni '60 e fino agli anni '80 del secolo scorso, l'umanità ha assorbito l'idea delle forme e delle dimensioni delle possibili stazioni spaziali del futuro, che per tutto questo tempo sono state mostrate nei film di fantascienza e in televisione. varie immagini. Tuttavia, molte di queste forme presentavano alcuni difetti di progettazione che, in realtà, avrebbero fatto sì che tali strutture soffrissero di stabilità insufficiente durante la rotazione nello spazio. Altre forme non utilizzavano efficacemente il rapporto tra massa strutturale e protettiva per creare aree abitabili”, afferma Versteeg.

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"Quando si è cercata la forma che consentisse di creare uno spazio abitativo e abitabile sotto l'influenza dei sovraccarichi e di avere la massa protettiva necessaria, si è scoperto che la forma oblunga della stazione sarebbe stata la più scelta adatta. A causa delle dimensioni e del design di una tale stazione, sarebbero necessari pochissimi sforzi o regolazioni per evitarne le oscillazioni”.

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"Con lo stesso raggio di 250 metri e una profondità di 325 metri, la stazione farà due giri completi attorno a se stessa al minuto e creerà la sensazione che una persona, trovandosi al suo interno, proverà la sensazione come se fosse in condizioni terrene gravità. E questo è molto aspetto importante, poiché la gravità ci permetterà di vivere più a lungo nello spazio, perché le nostre ossa e i nostri muscoli si svilupperanno come sulla Terra. Dal momento che tali stazioni in futuro potrebbero diventare posto permanente habitat per le persone, è molto importante creare per loro condizioni il più vicino possibile alle condizioni del nostro pianeta. Fai in modo che le persone non solo possano lavorarci sopra, ma anche rilassarsi. E rilassati con delizie.

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"E anche se la fisica del colpire o lanciare, ad esempio, una palla sarà molto diversa in un ambiente del genere da quella sulla Terra, la stazione offrirà sicuramente un'ampia varietà di attività sportive (e di altro tipo) e di intrattenimento."

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Brian Versteeg è un concept designer e si concentra sul lavoro sulla tecnologia del futuro e sull'esplorazione dello spazio. Ha lavorato con molte aziende spaziali private, nonché con pubblicazioni cartacee, alle quali ha mostrato concetti su ciò che l'umanità avrebbe utilizzato in futuro per conquistare lo spazio. Il progetto Kalpana One è uno di questi concetti.

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Ma per esempio, alcuni concetti più vecchi:

Base scientifica sulla Luna. concetto del 1959

Immagine: Rivista “Tecnologia della Gioventù”, 1965/10

Concetto di colonia toroidale

Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Sviluppato dall'agenzia aerospaziale della NASA negli anni '70. Come previsto, la colonia sarebbe stata progettata per ospitare 10.000 persone. Il design stesso era modulare e avrebbe consentito il collegamento di nuovi scomparti. Sarebbe possibile viaggiare al loro interno su un veicolo speciale chiamato ANTS.

Immagine e presentazione: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Sfere Bernal

Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Un altro concetto è stato sviluppato presso l’Ames Research Center della NASA negli anni ’70. Popolazione: 10.000 L'idea principale della Sfera Bernal sono i compartimenti abitativi sferici. L'area popolata si trova al centro della sfera, circondata da aree destinate all'agricoltura e alla produzione agricola. Utilizzato come illuminazione per aree residenziali e agricole luce solare, che viene reindirizzato a loro grazie ad un sistema di batterie a specchio solare. Pannelli speciali rilasciano il calore residuo nello spazio. Le fabbriche e gli attracchi per le astronavi si trovano in uno speciale lungo tubo al centro della sfera.

Immagine: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center

Immagine: Rick Guidis/NASA/Ames Research Center

Il concetto di colonia cilindrica è stato sviluppato negli anni '70

Immagine: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center

Destinato ad una popolazione di oltre un milione di persone. L'idea del concetto appartiene al fisico americano Gerard K. Onil.

Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Immagine e presentazione: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center

1975 Vista dall'interno della colonia, la cui idea concettuale appartiene a Onil. Settori agricoli con vari tipi verdure e piante si trovano su terrazze installate ad ogni livello della colonia. La luce per il raccolto è fornita da specchi che riflettono i raggi del sole.

Immagine: NASA/Centro di ricerca Ames

Immagine: Rivista “Technology of Youth”, 1977/4

Enormi fattorie orbitali come questa nella foto produrranno abbastanza cibo per i coloni spaziali

Immagine: Delta, 1980/1

Colonia mineraria su un asteroide

Immagine: Delta, 1980/1

Colonia spaziale toroidale del futuro. 1982

Concetto di base spaziale. 1984

Immagine: Les Bosinas/NASA/Glenn Research Center

Concetto di base lunare. 1989

Immagine: NASA/JSC

Concetto di base multifunzionale su Marte. 1991

Immagine: NASA/Glenn Research Center

1995 Luna

Il satellite naturale della Terra sembra essere un luogo eccellente per testare apparecchiature e addestrare persone per le missioni su Marte.

Le speciali condizioni gravitazionali della Luna saranno un luogo eccellente per le competizioni sportive.

Immagine: Pat Rawlings/NASA

1997 L’estrazione del ghiaccio negli oscuri crateri del polo sud lunare apre opportunità di espansione umana all’interno del sistema solare. In questo luogo unico, gli abitanti di una colonia spaziale alimentata dall'energia solare produrranno carburante per inviare veicoli spaziali dalla superficie lunare. L'acqua proveniente da potenziali fonti di ghiaccio, o regolite, scorrerà all'interno delle celle della cupola e preverrà l'esposizione a radiazioni dannose.

Immagine: Pat Rawlings/NASA

Questo articolo toccherà un argomento come le astronavi del futuro: foto, descrizioni e specifiche tecniche. Prima di passare direttamente all'argomento, offriamo al lettore una breve escursione nella storia che aiuterà ad apprezzarlo stato attuale industria spaziale.

Durante la Guerra Fredda, lo spazio era una delle arene in cui si combatteva il confronto tra Stati Uniti e URSS. Lo stimolo principale per lo sviluppo dell'industria spaziale in quegli anni fu proprio il confronto geopolitico tra le superpotenze. Enormi risorse sono state dedicate ai programmi di esplorazione spaziale. Ad esempio, il governo degli Stati Uniti ha speso circa 25 miliardi di dollari per un progetto chiamato Apollo, il cui obiettivo principale era quello di far atterrare gli esseri umani sulla superficie della Luna. Questo importo era semplicemente gigantesco per gli anni ’70. Il programma lunare, che non sarebbe mai stato destinato a realizzarsi, costò al bilancio dell’Unione Sovietica 2,5 miliardi di rubli. Lo sviluppo della navicella spaziale Buran è costato 16 milioni di rubli. Tuttavia, era destinato a compiere un solo volo spaziale.

Programma dello Space Shuttle

La sua controparte americana è stata molto più fortunata. Lo Space Shuttle ha effettuato 135 lanci. Tuttavia, questa “navetta” non durò per sempre. Il suo ultimo lancio è avvenuto l'8 luglio 2011. Gli americani hanno lanciato 6 navette durante il programma. Uno di questi era un prototipo che non aveva mai effettuato voli spaziali. Altri 2 sono stati completamente catastrofici.

Il programma Space Shuttle difficilmente può essere considerato un successo dal punto di vista economico. Le navi usa e getta si sono rivelate molto più economiche. Inoltre, la sicurezza dei voli navetta ha sollevato dubbi. A seguito di due disastri avvenuti durante la loro operazione, 14 astronauti sono rimasti vittime. Tuttavia, la ragione di risultati di viaggio così ambigui non è l'imperfezione tecnica delle navi, ma la complessità del concetto stesso previsto riutilizzabile veicolo spaziale.

L'importanza della navicella spaziale Soyuz oggi

Di conseguenza, la Soyuz, un veicolo spaziale sacrificabile proveniente dalla Russia sviluppato negli anni ’60, è diventata oggi l’unico veicolo che effettua voli con equipaggio verso la ISS. Va notato che ciò non significa che siano superiori allo Space Shuttle. Presentano una serie di svantaggi significativi. Ad esempio, la loro capacità di carico è limitata. Inoltre, l'uso di tali dispositivi porta all'accumulo di detriti orbitali che rimangono dopo il loro funzionamento. Molto presto i voli spaziali sulla Soyuz diventeranno storia. Oggi non ci sono vere alternative. Le astronavi del futuro sono ancora in fase di sviluppo, le cui foto sono presentate in questo articolo. L’enorme potenziale insito nel concetto di navi riutilizzabili rimane spesso tecnicamente irrealizzabile anche ai nostri giorni.

Dichiarazione di Barack Obama

Barack Obama ha annunciato nel luglio 2011 che l'obiettivo principale degli astronauti statunitensi per i prossimi decenni sarà volare su Marte. Programma spaziale"Constellation" è diventato uno dei programmi che la NASA sta implementando come parte del volo su Marte e dell'esplorazione della Luna. Per questi scopi, ovviamente, abbiamo bisogno delle nuove astronavi del futuro. Come stanno andando le cose con il loro sviluppo?

Veicolo spaziale Orione

Le speranze principali sono riposte nella realizzazione di Orion, una nuova navicella spaziale, nonché nei veicoli di lancio Ares-5 e Ares-1 e nel modulo lunare Altair. Nel 2010, il governo degli Stati Uniti ha deciso di terminare il programma Constellation, ma nonostante ciò, la NASA ha comunque avuto l'opportunità di sviluppare ulteriormente Orion. Il primo volo di prova senza pilota è previsto per il prossimo futuro. Si prevede che durante questo volo il dispositivo si sposterà di 6mila km dalla Terra. Questa è circa 15 volte maggiore della distanza alla quale si trova la ISS dal nostro pianeta. Dopo il volo di prova, la nave si dirigerà verso la Terra. Il nuovo dispositivo può entrare nell'atmosfera ad una velocità di 32mila km/h. "Orione" di questo indicatore supera la mitica Apollo di 1,5mila km/h. Il primo lancio con equipaggio è previsto per il 2021.

Secondo i piani della NASA, il ruolo dei veicoli di lancio per questa nave sarà Atlas-5 e Delta-4. Si è deciso di abbandonare lo sviluppo di Ares. Inoltre, gli americani stanno progettando SLS, un nuovo veicolo di lancio, per esplorare lo spazio profondo.

Il concetto di Orione

Orion è un veicolo spaziale parzialmente riutilizzabile. È concettualmente più vicino alla Soyuz che allo Shuttle. La maggior parte dei futuri veicoli spaziali sono parzialmente riutilizzabili. Questo concetto presuppone che la capsula liquida della nave possa essere riutilizzata dopo l’atterraggio sulla Terra. Ciò consentirà di combinare l’efficienza operativa di Apollo e Soyuz con la praticità funzionale dei veicoli spaziali riutilizzabili. Questa decisione è una fase transitoria. A quanto pare, in un lontano futuro, tutte le astronavi del futuro diventeranno riutilizzabili. Questa è la tendenza di sviluppo dell'industria spaziale. Possiamo quindi dire che il Buran sovietico è un prototipo dell'astronave del futuro, proprio come lo Space Shuttle americano. Erano molto in anticipo sui tempi.

CST-100

Le parole “prudenza” e “praticità” sembrano descrivere al meglio gli americani. Il governo di questo paese ha deciso di non mettere tutte le ambizioni spaziali sulle spalle di Orion. Oggi, su richiesta della NASA, diverse aziende private stanno sviluppando le proprie astronavi del futuro, progettate per sostituire i dispositivi utilizzati oggi. Boeing, ad esempio, sta sviluppando il CST-100, un veicolo spaziale parzialmente riutilizzabile e con equipaggio. È progettato per brevi viaggi nell'orbita terrestre. Il suo compito principale sarà la consegna del carico e dell'equipaggio alla ISS.

Lanci pianificati di CST-100

Fino a sette persone possono costituire l'equipaggio della nave. Durante lo sviluppo del CST-100 è stata prestata attenzione particolare attenzione conforto degli astronauti. Il suo spazio abitativo è stato notevolmente aumentato rispetto alle navi della generazione precedente. È probabile che il CST-100 venga lanciato utilizzando i veicoli di lancio Falcon, Delta o Atlas. Atlas-5 è l'opzione più adatta. Utilizzando cuscini d'aria e un paracadute farà atterrare la nave. Secondo i piani della Boeing, il CST-100 sarà sottoposto a tutta una serie di lanci di prova nel 2015. I primi 2 voli saranno senza pilota. Il loro compito principale è lanciare il dispositivo in orbita e testare i sistemi di sicurezza. Durante il terzo volo è previsto un attracco con equipaggio alla ISS. In caso di successo dei test, il CST-100 sostituirà molto presto la Progress e la Soyuz, le navicelle russe che attualmente detengono il monopolio sui voli con equipaggio verso la ISS.

Sviluppo di "Drago"

Un'altra nave privata progettata per trasportare equipaggio e carico sulla ISS sarà un dispositivo sviluppato da SpaceX. Questa è la "Dragon" - una nave monoblocco, parzialmente riutilizzabile. Si prevede di costruire 3 modifiche di questo dispositivo: autonomo, cargo e con equipaggio. Come il CST-100, l'equipaggio può essere composto da un massimo di sette persone. La nave nella sua versione cargo può trasportare 4 persone e 2,5 tonnellate di carico.

Vogliono anche utilizzare il Drago per un volo su Marte in futuro. A questo scopo è stata creata una versione speciale di questa nave chiamata "Red Dragon". Il volo senza pilota di questo dispositivo verso il Pianeta Rosso avverrà, secondo i piani della leadership spaziale americana, nel 2018.

Caratteristica del design del "Drago" e dei primi voli

La riusabilità è una delle caratteristiche di "Dragon". I serbatoi di carburante e parte dei sistemi energetici dopo il volo scenderanno sulla Terra insieme alla capsula vivente. Potranno quindi essere riutilizzati per i voli spaziali. Questa caratteristica di progettazione distingue Dragon dalla maggior parte degli altri. sviluppi promettenti. "Dragon" e CST-100 nel prossimo futuro si completeranno a vicenda e fungeranno da "rete di sicurezza". Se uno di questi tipi di nave non può, per qualche motivo, completare i compiti che gli sono stati assegnati, un'altra si assumerà parte del suo lavoro.

Il Drago è stato lanciato in orbita per la prima volta nel 2010. Il volo di prova senza pilota è stato completato con successo. E nel 2012, il 25 maggio, questo dispositivo si è agganciato alla ISS. A quel tempo, la nave non disponeva di un sistema di attracco automatico e per implementarlo era necessario utilizzare il manipolatore della stazione spaziale.

"Cacciatore di sogni"

"Dream Chaser" è un altro nome per le astronavi del futuro. Impossibile non menzionare questo progetto dell'azienda SpaceDev. Allo sviluppo hanno preso parte anche 12 aziende partner, 3 università statunitensi e 7 centri della NASA. Questa nave è significativamente diversa dagli altri sviluppi spaziali. Sembra uno Space Shuttle in miniatura e può atterrare come un normale aereo. I suoi compiti principali sono simili a quelli affrontati dal CST-100 e dal Dragon. Il dispositivo è progettato per trasportare l'equipaggio e il carico nell'orbita terrestre bassa e verrà lanciato lì utilizzando Atlas-5.

Cosa abbiamo?

Come può rispondere la Russia? Come saranno le astronavi russe del futuro? Nel 2000, RSC Energia ha iniziato a progettare il complesso spaziale Clipper, che è un complesso spaziale polivalente. Questa navicella spaziale è riutilizzabile, ricorda in qualche modo una navetta, di dimensioni ridotte. È progettato per risolvere vari problemi, come la consegna di merci, il turismo spaziale, l'evacuazione dell'equipaggio della stazione, i voli verso altri pianeti. Alcune speranze erano riposte in questo progetto.

Si presumeva che presto sarebbero state costruite le astronavi del futuro della Russia. Tuttavia, a causa della mancanza di fondi, queste speranze dovettero essere abbandonate. Il progetto è stato chiuso nel 2006. Si prevede che le tecnologie sviluppate nel corso degli anni verranno utilizzate per progettare il PTS, noto anche come Project Rus.

Caratteristiche del PTS

Le migliori astronavi del futuro, secondo gli esperti russi, sono PPTS. Esattamente questo sistema spaziale sarà destinato a diventare una nuova generazione di veicoli spaziali. Sarà in grado di sostituire Progress e Soyuz, che stanno rapidamente diventando obsolete. Lo sviluppo di questa nave, come in passato della Clipper, è oggi portato avanti da RSC Energia. PTK NK diventerà la modifica base di questo complesso. Il suo compito principale, ancora una volta, sarà quello di consegnare l'equipaggio e il carico alla ISS. Tuttavia, in un lontano futuro c'è lo sviluppo di modifiche che potranno volare sulla Luna, oltre a svolgere varie missioni di ricerca a lungo termine.

La nave stessa dovrebbe diventare parzialmente riutilizzabile. La capsula liquida verrà riutilizzata dopo l'atterraggio, ma il compartimento di propulsione no. Una caratteristica curiosa di questa nave è la capacità di atterrare senza paracadute. Il sistema a getto verrà utilizzato per la frenata e l'atterraggio sulla superficie terrestre.

Nuovo cosmodromo

A differenza della Soyuz, che decolla dal cosmodromo di Baikonur, situato in Kazakistan, il lancio dei nuovi veicoli spaziali è previsto dal cosmodromo di Vostochny, in costruzione nella regione dell'Amur. L'equipaggio sarà composto da 6 persone. Il dispositivo può anche trasportare carichi fino a 500 kg. La versione senza equipaggio della nave può trasportare carichi fino a 2 tonnellate.

Le sfide che devono affrontare gli sviluppatori PTS

Uno dei principali problemi che deve affrontare il progetto PTS è la mancanza di veicoli di lancio caratteristiche necessarie. I principali aspetti tecnici della navicella spaziale sono stati ora definiti, ma la mancanza di un veicolo di lancio mette i suoi sviluppatori in una posizione molto difficile. Si prevede che avrà caratteristiche simili all'Angara, sviluppato negli anni '90.

Un altro grosso problema, stranamente, è lo scopo del progetto PTS. La Russia oggi difficilmente può permettersi di attuare programmi ambiziosi per l’esplorazione di Marte e della Luna, simili a quelli attuati dagli Stati Uniti. Anche se il complesso spaziale verrà sviluppato con successo, molto probabilmente il suo unico compito rimarrà la consegna dell'equipaggio e del carico alla ISS. L'inizio dei test del PTS è stato rinviato al 2018. A questo punto, molto probabilmente i promettenti veicoli spaziali degli Stati Uniti avranno già assunto le funzioni svolte oggi dai veicoli spaziali russi Progress e Soyuz.

Vaghe prospettive per i voli spaziali

È un dato di fatto che il mondo oggi rimane privo del fascino del volo spaziale. Questo, ovviamente, non riguarda il turismo spaziale e il lancio di satelliti. Non è necessario preoccuparsi di queste aree dell'astronautica. I voli verso la ISS sono molto importanti per l'industria spaziale, ma la durata della permanenza in orbita della ISS stessa è limitata. Questa stazione dovrebbe essere liquidata nel 2020. E i veicoli spaziali con equipaggio del futuro lo sono parte integrante programma specifico. È impossibile sviluppare un nuovo dispositivo se non si ha idea dei compiti che dovrà affrontare. Negli Stati Uniti vengono progettate nuove future astronavi non solo per trasportare equipaggi e merci sulla ISS, ma anche per voli sulla Luna e su Marte. Tuttavia, questi compiti sono così lontani dalle preoccupazioni terrene quotidiane che difficilmente dovremmo aspettarci progressi significativi nel campo dell’astronautica nei prossimi anni. Le minacce spaziali rimangono una fantasia, quindi non ha senso progettare astronavi da combattimento del futuro. E, naturalmente, le potenze della Terra hanno molte altre preoccupazioni oltre a combattersi tra loro per un posto in orbita e su altri pianeti. Pertanto anche la costruzione di dispositivi come le astronavi militari del futuro è poco pratica.