?

Log in

No account? Create an account
4 октября - Коллектив Авторов "EugeneBo" [entries|archive|friends|userinfo]
Eugene

[ website | My Website ]
[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

4 октября [Oct. 3rd, 2007|10:30 am]
Eugene
[Tags|, ]

50 лет назад, 4 октября 1957 года, Советским Союзом был запущен первый искусственный спутник Земли. С этого дня началась практическая космическая эра.

Я поздравляю всех, кому важна эта дата. Всех, кто в новостях в первую очередь вычитывает космические события; всех, кто интересуется "а что там ещё нашли на Сатурне?"; и главное -- всех тех, кто космонавтику двигал и двигает сегодня. Торжественный звон бокалов и тост стоя!

50 лет -- срок немалый. Были за это время подъёмы, были спады. Окинем же эти полвека самым широким взглядом, оценим достигнутое и упущенное.


Мы уверенно научились выходить на орбиту. Тысячи спутников, сотни пилотируемых запусков. Но по-прежнему базируемся на ракетных технологиях 50-х -- 70-х годов. Все попытки создать дешёвую и (или) многоразовую систему вывода на орбиту пока фактически проваливались. Основным двигателем остался реактивный химический, и мы находимся на пределе его возможностей уже лет 25.

Мы умеем строить крупные орбитальные станции и поддерживать их населёнными десятилетиями. Рекорд длительности космического полёта для человека уверенно превышает год.

Люди побывали на Луне. Правда, остаться там мы не смогли. Треть народа, впрочем, до сих пор верит, будто бы на Луне никого не было ;)

Автоматические станции исследовали все (кроме Плутона) планеты Солнечной Системы. Совершены посадки на 8 небесных тел, переданы пейзажи с 4-х. При этом бОльшая часть успехов достигнута в узких "окнах" 64-79 и 96-2005 годов. Подобные спады тревожат. Тем не менее, благодаря космонавтике планетология превратилась в одну из самых молодых и стремительно растущих наук, и многие книжки по этой теме безнадёжно устаревают за какие-то 20 лет.

Благодаря космонавтике астрономия, наконец, вырвалась на орбиту, обретя "второе зрение" в диапазонах, ранее недоступных из-за поглощения земной атмосферой: гамма, рентгене, УФ, значительной части ИК. В астрономии это вполне заслуженно полагается революцией.

80% космонавтики в течение 80% её жизни двигалось лишь двумя странами: США и СССР. Недавно ситуация стала меняться к лучшему: на арену выходят Китай, частный капитал, усиливают позиции Европа, Индия, Япония.

Как и 40 лет назад, прибыльной на сегодня является лишь околоземная беспилотная космонавтика в очень узких её проявлениях: связь да съёмка Земли. Все остальные области (межпланетные исследования, пилотируемые полёты) по-прежнему запитываются от совершенно других "двигателей": научного интереса, военного, и, главным образом, "духовно-престижных" соображений. За последние, на минуточку, предлагаю ещё раз выпить особо. Именно они создали и вознесли большую часть современной космонавтики, от бетона Байконура до линз "Хаббла". Всё-таки есть что-то в людях, что заставляет их рваться в небо. Когда (если) эту силу удастся объединить с коммерцией, мы увидим вторую молодость космонавтики, на порядки превосходящую энергией всё сегодняшнее.

Какое будущее ждёт космонавтику? Отчётливо отдавая себе отчёт в том, что большинство прогнозов не имеют ничего общего с реальностью, всё-таки рискну высказаться. В частном, так сказать, порядке.

Во-первых, "время двух игроков", думается, прошло. Следующие 20 лет движение будет задаваться многими странами и даже частными лицами. Это хорошо, потому что обеспечивает активность. Это и тревожно, потому как если самые сильные игроки не могут радикально оторваться от второй линии, то, вероятно, мы дошли до предела развития в этом направлении. Как на современных стометровках, где сотые доли секунды решают судьбу рекордов.

Большие надежды я возлагаю на скрэмджет (scramjet) -- новую технологию гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя. Несмотря на существенные теоретические и практические ограничения, этот двигатель потенциально обещает сбросить цену вывода грузов на околоземную орбиту на порядок. Попытки создать такой двигатель велись с 50-х годов, но относительный успех пришёл лишь в этом столетии.

Электрические реактивные двигатели продолжат развиваться и, вероятно, станут основной "рабочей лошадкой" дальних межпланетных перелётов.

"Космический лифт" -- ещё одна технология, перекочевавшая недавно из разряда "научной фантастики" в "амбициозные задумки". Вряд ли его создадут в ближайшие 20 лет, но всё-таки это уже и не 200.

Продолжающееся развитие микроэлектроники и искусственного интеллекта также сильно меняет пейзаж. Космические аппараты будут становиться легче, миниатюрнее, и куда умнее, вплоть до полной самостоятельности. А человеку, соответственно, в космосе места будет оставаться всё меньше. На данном уровне развития это, думается, правильная тенденция.

Пилотируемые экспедиции дальше околоземной орбиты я по-прежнему полагаю лишь бесполезными амбициями. Их "духовный" и научный возврат абсолютно не окупает риск и финансовую стоимость. Искренне надеюсь, что США прекратят работы над недавно затеянной марсианской экспедицией. Конгресс, кстати, уже пытается срезать её финансирование.

Межпланетные исследования будут идти потихоньку. Без всплесков 65-75 годов, но и без провалов. Значительное, если не первое, место в исследованиях будет занимать Марс, ибо интерес к нему сильно подогревается возможностью найти следы жизни на этой планете.

Внеземная астрономия ещё далеко не исчерпала своих возможностей. Есть вполне обоснованные надежды, что с помощью космических (радио)телескопов мы уже в ближайшие 20-30 лет откроем массу замлеподобных и, быть может, даже обитаемых планет у других звёзд.

К космическому туризму от частных фирм я отношусь в высшей мере скептически. Аварийность подобных полётов вряд ли сможет быть ниже нескольких процентов. Так что весь этот бум -- до первой катастрофы.

В целом, как говорил известный вождь, "наш путь извилист, но перспективы светлые".

Ещё раз всех поздравляю!
linkReply

Comments:
[User Picture]From: marie_lumiere
2007-10-03 10:00 pm (UTC)
Ура! *дзынь*
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: paul_schultz
2007-10-04 12:16 am (UTC)
Бог ты мой! уже полсотни лет...
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: assedo
2007-10-04 12:48 am (UTC)
С "прибылью 40 лет назад" ты по-моему перегнул..
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: eugenebo
2007-10-04 01:03 am (UTC)
Э-эээ... Первый спутник связи был запущен в 1960-м году, если не ошибаюсь. Геостационарный -- в 63-м или 64-м. Или я не понял, о чём речь?
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: assedo
2007-10-04 01:31 am (UTC)
Проверил. На самом деле первый коммерческий в Early Bird v 65 :)
Так что формально ты прав с 40 годами.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: speshuric
2007-10-04 01:02 am (UTC)
пираспираыдастра!
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: eugenebo
2007-10-04 01:05 am (UTC)
Перечитал раз 7, пока врубился :))
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: speshuric
2007-10-04 01:11 am (UTC)
obfuscated :)
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: cccce
2007-10-04 05:42 am (UTC)

В Вашу копилку:-)

(Reply) (Thread)
From: kainka
2007-10-04 06:10 am (UTC)
В прогнозы добавлю - возможно, в течение лет 20-30 - запуск первого зонда к ближайшей звезде.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: speshuric
2007-10-04 09:26 am (UTC)
слишком оптимистично, как мне кажется. Просто "подальше" запульнут скорее всего с более-менее просчитанной вероятностью прибытия к звезде - уже вряд ли.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: speshuric
2007-10-04 09:27 am (UTC)
после "запульнут скорее всего" - запятую упустил
(Reply) (Parent) (Thread)
From: kainka
2007-10-04 03:55 pm (UTC)
Если у этой звезды найдут планету земного типа - то зонд отправят практически наверняка.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: speshuric
2007-10-04 05:54 pm (UTC)
А смысл "пулять"?
1. Современные технологии таковы, что аппарат туда будет лететь со скоростью не более 1/10000 скорости света. Даже если лететь к ближайшим звёздам (напр. 10 световых лет), то время в пути примерно 100000 лет. За 20-30 лет радикальной революции в этой области вроде не намечается.
2. Мы не знаем подробно, что находится даже на расстоянии светового месяца от солнца. А ведь любой пролёт мимо массивного объекта (комета, астероид) отклонит нафик траекторию. "Бензина" на эти манёвры предусмотреть нереально.
3. Исследовательский зонд отправлять бессмысленно. Он не сможет отправлять сигналы с такого расстояния. Не говоря уж о том, чтобы вернуться.

Я не говорю, что зонд запускать не надо. Но целиться в планету за десятки световых лет, это как стрелять из лука в шторм в мишень на расстоянии пары километров. Лучше послать зонд так, чтобы используя гравитационные разгонялки крупных планет он как можно дешевле полетел как можно дальше и желательно быстрее, чтобы исследовать окраины нашей солнечной системы. Вот это более реальный план на 30 лет.
(Reply) (Parent) (Thread)
From: kainka
2007-10-04 07:31 pm (UTC)
Я, пожалуй, останусь в оптимистической позиции.

1. можно начать с Проксимы Центавра, которая находится на расстоянии в 4.3 св. лет, что в два с лишним раза ближе :) Гелиос-Б летал чуть быстрее - 1/5000 скорости света. А это уже 25 тыс лет, а не сто! ;-) Задел по части двигателей есть. Ядерные - как более реальные, термоядерные - как менее реальные.

3. Возвращаться ему не надо. Отправлять сигналы - теоретически, я думаю, возможно. Достаточно мощный источник энергии + ретрансляторы, оставленные по пути.

И, мне кажется, все это заметно реальнее, чем "создание вакцины против рака" о которой так часто пишут в "прогнозах" на ближайшие 20-30 лет.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: eugenebo
2007-10-04 10:46 pm (UTC)
Отправка зонда к другой звезде -- интересная задача на оптимизацию.

Время, через которое мы узнаем результаты, считая от сегодня, есть

T == L/c + L/v + t, где

L -- расстояние до звезды, c -- скорость света, v -- скорость зонда, а t -- время, через которое мы сможем такой зонд отправить.

Фишка в том, что v растёт с увеличением t. Поэтому у функции есть минимум, и он резко выражен. Может случиться так, что дешевле подождать 50 лет и послать зонд со скоростью 0.2c, нежели сегодня с скоростью 0.0001c.

Так, если речь идёт о полёте в ближайшие 20 лет, то и долететь до цели зонд должен по порядку величины за те же 20 лет. Иначе нет смысла спешить с сегодняшними технологиями.

Исходя из этого времени, получается, что зонд должен двигаться со скоростью порядка так хотя бы 0.1с -- иначе не уложиться в 40 лет полёта.

Чтобы достичь этой скорости, нужна скорость истечения рабочего тела, тоже сопоставимая с 0.1c. Иначе экспонента в формуле Циолковского сделает корабль тяжелее Луны ;))

Единственным хотя бы теоретически осуществимым движителем такого типа сегодня и на следующие лет 20 является солнечный парус -- скорость истечения у него c. У всех остальных двигателей она на уровне 0.001c или много ниже.

Как нетрудно убедиться (опускаю выкладки), скорость, до которой разгонится солнечный парус при отлёте из Солнечной Системы, составит (плюс-минус два раза, я не следил за коэффициентами):

v2 = 2ФSR0/mc

Здесь Ф -- мощность солнечной радиации на кв. метр в точке старта, S -- площадь паруса, R0 -- расстояние от Солнца на момент старта, m -- масса паруса, а c -- скорость света.

При современном уровне развития технологий парус не может быть тоньше, чем в 1 молекулу. Следовательно, величина S/m для него не может превышать примерно 106.

Из чего вытекает, что при старте от околоземной орбиты максимальная скорость такого корабля не превысит 0.004с. Время полёта -- 1000 лет до ближайшей звезды.

Стартом от самой поверхности Солнца (что нереально) скорость можно догнать до 0.055с, но даже этого мало (полёт займёт 80 лет).

Посему я лично отношусь скептически к возможности каких-либо межзвёздных перелётов в ближайшие 20 лет. Исходя из вышеуказанных оценок, нам следует подождать как минимум лет 50 и пересмотреть задачу.
(Reply) (Parent) (Thread)
From: kainka
2007-10-05 02:43 am (UTC)
Во-первых, почему же единственным? Для термоядерных двигателей скорость истечения рабочего тела как раз должна составить порядка 0.1с. Во-вторых, интересно, получится ли использовать межзвездный водород в качестве рабочего тела/топлива?
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: eugenebo
2007-10-05 03:53 am (UTC)
Для импульсных термоядерных -- возможно, хотя 0.1c для них -- скорее всё же потолок, и то весьма оптимистичный. Но, насколько я в курсе, пока такой двигатель столь же далёк от создания, как и в 50-е годы, когда был впервые предложен. Даже планов его разработки пока нет (а мы знаем, сколько проходит времени от планов до первого полёта). Испытывать его на Земле почти невозможно. А вес этой дуры я даже оценивать побоюсь :)

Магнитный захват водорода по пути -- затея перспективная. Обсуждается всерьёз. Но что потом с этим водородом делать? Если просто взрывать, получим весь набор проблем импульсного двигателя. Да и не умеем мы пока 1H взрывать... Если палить в реакторе на борту, то встаёт такой лес технических проблем, что за полвека не вырубить. Судя по прогрессу с земными, пока нелетающими реакторами. Начиная от веса современных токамаков, их безумнейшей технической сложности (rocket science на этом фоне -- детские кубики), способов отъёма мощности при сохранении скорости истечения... и того, что мы пока даже D+T реакцию палить толком не умеем, а до всех других от неё ещё как прогулка до Луны. Не пешком даже, а на четвереньках ;))

Всё сказанное не означает, что данные направления невозможны. Возможны, и ещё как. Просто, в свете доступных мне знаний, эти направления кажутся совершенно неподъёмными в ближайшие 20 лет. Вот лет через 50-100 ситуация, может, и изменится, тогда поглядим...
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: eugenebo
2007-10-05 08:30 am (UTC)
Впрочем, на одну интересную мысль меня это навело. Если взять обычный ядерный реактор, запитать от него электрический двигатель, а рабочее тело (водород) захватывать магнитным полем, то снимается экспоненциальный фактор в формуле Циолковского! Интуитивно кажется, что такой аппарат можно разогнать чуть ли не до 1/30 скорости света. Надо посчитать на досуге...
(Reply) (Parent) (Thread)
From: kainka
2007-10-05 03:27 pm (UTC)
Именно это я и имел в виду :) Кстати, американцы ведут тему термоядерных ракетных двигателей. Плюс много сопутствующих исследований ведется в ходе разработки обычных термоядерных реакторов.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: notalien
2007-10-05 07:55 am (UTC)
+ 1 ионный/плазменный двигатель.
+ использование планет для гравитационного разгона
+ старт от 0.5 расстояния Меркурий-Солнце
=
на сколько изменится время?)
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: eugenebo
2007-10-05 08:17 am (UTC)
Скорость истечения электрических реактивных двигателей (к которым относятся ионные и плазменные) при доступных в обозримом будущем параметрах не может превышать ~1000 км/с (сегодня реально ~100 км/с). Разогнаться на этом до скоростей, сопоставимых со скоростью света, невозможно. То есть, не помогает.

Гравитационный манёвр позволяет выиграть не больше, чем примерно вторая космическая скорость используемой планеты. То есть, десятки километров в секунду. Нам же нужны десятки тысяч. Не помогает.

Старт от 0.2 а.е. увеличит скорость в ~2.2 раза, сократив время полёта до ~450 лет.
(Reply) (Parent) (Thread)