Сейчас идет прямая трансляция Роскосмоса запуска корабля МС-25 из павильона Космос на ВДНХ, которая продлится минимум до 16-00 в рамках форума Россия.

https://vk.com/video-30315369_456243801

А вот и мой очередной доклад в трудах «Академических чтений, посвященных памяти академика С.П. Королева и других выдающихся отечественных ученых – пионеров освоения космического пространства» — Королевских чтениях 2023.

УДК 629

Денисов Владимир Дмитриевич, denisov-vd@mail.ru

Роль искусственного интеллекта в разработке универсальных моноблочных космических кораблей — спасателей

Доклад

Аннотация

Автор — советский ученый и изобретатель и представляет Вашему вниманию информацию о роли искусственного интеллекта в дальнейшем развитии космонавтики, на примере моделирования возможностей и эффективности универсальных моноблочных космических кораблей — спасателей с комбинированной ядерной двигательной установкой и вариационным оснащением. Рассмотрен процесс машинного моделирования и оптимизации характеристик.

Ключевые слова

Искусственный интеллект, оптимизация характеристик универсального моноблочного космического корабля, машинное проектирование, моделирование космических комплексов с комбинированной ядерной двигательной установкой на электронных вычислительных машинах.

Искусственный интеллект (ИИ) – это отрасль науки, официально увидевшая свет в 1956 году на летнем семинаре в Дартмут-колледже (Хановер, США), который организовали четверо американских ученых: Джон Мак-Карти, Марвин Мински, Натаниэль Рочестер и Клод Шеннон.

Логический подход к созданию систем искусственного интеллекта основан на моделировании рассуждений. Теоретической основой служит логика. Логический подход может быть проиллюстрирован применением для этих целей языка и системы логического программирования Пролог. Python — бесспорный лидер среди языков программирования ИИ. Он широко используется во всех отраслях и его любят за простоту, гибкость и масштабируемость. Прежде всего, Python — язык с открытым исходным кодом. Это означает, что он доступен для любых модификаций, которые разработчики сочтут нужными.

Проще говоря искусственный интеллект это программа для моделирования реальных объектов в реальной среде на их виртуальных моделях — копиях, накопленных человечеством в базах данных. Простейшим вариантом может быть рассмотрена электронная библиотека, типа Википедия, снабженная диалоговой поисковой системой типа «Алиса», которая найдет Вам в базе известный ответ на заданный вопрос.

Искусственный интеллект развивается такими темпами, что он больше не ограничивается решением проблем на нашей планете. Анализ направлений применения технологий искусственного интеллекта в космической технике применительно к космическим приложениям свидетельствует о том, что в первую очередь здесь должны развиваться:

• нейросетевые и другие технологии, обеспечивающие эффективное решение различных задач, связанных с обработкой больших массивов разнородной спутниковой информации, а также отдельных изображений и сигналов, в том числе на борту КА;

• экспертные и другие интеллектуальные системы реального времени, обеспечивающие повышение уровня автономности функционирования КА и других сложных технических объектов различного назначения;

• мультиагентные технологии автономного управления (в режиме самоорганизации) многоспутниковыми орбитальными группировками;

• интеллектуальные системы, обеспечивающие эффективную поддержку модельно-ориентированного проектирования космических систем и их компонентов;

• робототехнические средства, предназначенные для орбитального обслуживания КА и решения других задач…

Среди исследователей искусственного интеллекта до сих пор не существует какой-либо доминирующей точки зрения на критерии интеллектуальности, систематизацию решаемых целей и задач, нет даже строгого определения науки и существуют разные точки зрения на вопрос, что считать интеллектом.

Искусственный интеллект для моделирования УМКА создается много десятков лет многочисленными исследователями и институтами. В настоящем докладе я расскажу о истории создания ИИ в КБ имени В.М. Мясищева.

Основанному Мясищевым В.М. в Филях конструкторскому бюро «Салют», которому присвоено имя В.М. Мясищева исполнилось 70 лет. В 80-х годах прошлого века, в рамках альтернативы системе «Энергия-Буран», в Филях в рамках НИР «Даль 95» и «Барьер» рассматривались проекты суборбитальных самолетов и ракетопланов, в том числе проекта В.М. Мясищева «М-19» по техническому заданию доктора технических наук Гурко О.В. КБ «Салют», модернизировал и защитил проект пятью авторскими свидетельствами на корабль и его составные части и он получил индекс МГ-19 и показал его реализуемость.

Последовательное использование вычислительных средств нескольких поколений применено для получения облика исходного варианта суборбитального самолета МГ-19, дальнейших модернизаций его, наземного комплекса и технологии наземной эксплуатации и подготовки к пуску. Наличие бортовой ядерной энергоустановки мощностью 7 Гигаватт и дороговизна создания комплекса не позволили ему победить в конкурсе МТКС «Энергию-Буран», несмотря на то, что по показателю научно-технического уровня он превышал все известные варианты в мире.

В рамках многолетних научно-исследовательских работ автором проведена  оптимизация траектории выведения во многочисленных вариантах баллистических расчетов целевых задач. Коллектив активно переходил от расчетов на логарифмических линейках к расчетам на ЭВМ. Программное обеспечение проекта переросло в создание автором вычислительного стенда для оптимизации траектории выведения и весового моделирования многоразовых транспортно-космических систем. В 70-х годах весовое уравнение УМКА МГ-19 никому не удавалось решить с положительной величиной полезного груза на орбите. В 80-е годы с использованием теории решения изобретательских задач, системных исследований и комплексного системного подхода в проектировании автору удалось решить весовое уравнение УМКА с положительной величиной полезного груза на опорной орбите.

Международная обстановка на планете Земля напряжена до предела и в соответствии с планом Циолковского столетней давности целесообразно отселение части людей для создания страхового генофонда и постоянного его проживания на других планетах.

В современной спекулякратической России не может не  настораживать возврат к платному образованию и разбавление умнейшей разумной материи мира, обладавшей огромным, космическим словарным запасом, взрослыми рабами из отсталых стран, не понимающих тех слов, которые мы произносим и пишем. При этом ленивые представители чуждого разума внедрившиеся к нам, не желающие приобщиться к высшей цивилизации, подняться до нашего уровня хотя бы через русский язык, помышляют истребить нас и занять наше место на Земле, не желая развивать свой разум. (Примеры: Монголо-татарское иго, Крестоносцы, фашисты, уничтожавшие ученых и инакомыслящих). Опустив нас на дно, они, наслаждаясь в наркомании, меркантилизме, обжорстве и вещизме, эйфорично дождутся очередной гибели всего живого на Земле.

Постоянное представительство людей на других планетах позволит земной цивилизации называться космической. Космические агентства всего мира и частные исследователи ведут поиск планеты или астероида в качестве «Нойева ковчега», способного приютить часть человечества и разрабатывают средства для межпланетного перемещения людей и их автономного существования без поддержки с Земли. Поэтому дальнейшие научно-исследовательские работы, проведены автором в направлении модернизации суборбитального ядерного самолета, который оказался слишком дорог в задаче доставки грузов на орбиту, в универсальный космический аппарат для экспедиций и жизни на других планетах и на орбитах. Оказалось, что в этой задаче ему нет равных.

В настоящее время искусственный интеллект люди используют во многих задачах: 1. Прогнозировать солнечные бури и защищать от астероидов, 2. Открывать экзопланеты, 3. Делать репортажи с МКС, 4. Помогать аппаратам совершать посадку, 5. Отслеживать радиацию, 6. Быть товарищем, 7. Спасать космонавтов, 8. Осуществлять навигацию транспортных систем, связь…

Президент России в своих посланиях и выступлениях неоднократно утверждал, что тот кто вырвется вперед в разработке искусственного интеллекта, тот и будет владеть миром. Меняя окружающий мир человек приспосабливается и меняется: обучается, обогащая свою память, и меняет свое тело, становясь все прекраснее (функциональнее по отношению к бытию), создает технику себе в помощники в трудоемких делах.

Прогнозируют, что 2045 год – будет годом изобретения полноценного искусственного интеллекта, имитирующего человеческий Потенциальные возможности искусственного интеллекта (ИИ) открывают для государств мира многочисленные перспективы развития, и, конечно же, большинство из них связаны к сожалению в основном с военным применением, что и вызывает опасения Президентов ядерных держав.

Спутники и космические корабли невероятно сложны в разработке, создании и производстве. Процесс их оптимизации при разработке и изготовлении подразумевает множество повторяющихся операций, требующих высокой точности. Только на разработку программного обеспечения при создании орбитальных самолетов типа Х-37В, Х-43 (рис. 1) NASA выделило миллиард долларов.

В рамках многолетних научно-исследовательских работ автором проведена  разработка математического обеспечения для электронно-вычислительных машин Единой Серии и оптимизация траектории выведения во многочисленных вариантах баллистических расчетов. Программное обеспечение проекта переросло в КБ «Салют» в создание диалогового вычислительного стенда «Джек» для оптимизации траектории выведения и весового моделирования многоразовых транспортно-космических систем. Изобретения автора по компоновке и оптимизации траекторий, позволили решить весовое уравнение с положительной величиной полезного груза на опорной орбите, рис. 2.

Для проведения расчетов перспективных космических систем мною, в то время аспирантом Центрального Конструкторского Бюро Машиностроения, в 80-е годы прошлого века был разработан комплексный метод предварительного проектирования систем, использующих попутные ресурсы, созданы математические модели и моделирующий стенд для ЕС ЭВМ типа «Эльбрус». Программы «Вулкан» для массово-габаритных и технико-экономических и «Беркут» для траекторных и баллистических расчетов были сданы в фонд алгоритмов и программ КБ Салют.

Программа построена из автономных модулей, которые можно использовать в других пакетах программ и включает:

модуль 1. Ввод исходных данных и управление заданием;

модуль 2. Расчет баллистических параметров;

модуль 3. Расчет массовых характеристик;

модуль 4. Расчет геометрических характеристик;

модуль 5. Расчет технико-экономических параметров;

модуль 6. Вывод результатов расчетов.

Программа дополнена вспомогательными модулями линейной и параболической интерполяции табличных функций по одному и нескольким аргументам, модулями определения экстремума для табличной функции и построения графиков с использованием АЦПУ, банком данных о прототипах и другими модулями.

Программа построена на расчленении известных изделий на подсистемы, статистическом анализе подсистем известных отечественных и зарубежных летательных аппаратов по научно-технической информации, трансформации  характеристик подсистем к новым условиям применения УМКА и последующем  анализе подсистем в УМКА с разрешением неизбежно возникающих противоречий с использованием алгоритмов решения изобретательских задач. Схема исследования упрощенно может быть представлена следующей схемой, рис. 3.

Комплексный метод поискового проектирования реализованный в программном комплексе схематично может быть представлен рисунком 4

Рис. 4. Комплексный метод поискового проектирования

В дальнейшем эти программы легли в основу учебно-исследовательского компьютерного стенда для министерства высшего образования и использовалось студентами и аспирантами и сотрудниками КБ «Салют» для учебно-исследовательских работ, на программное средство поучено свидетельство [1].

С использованием разработанного программного обеспечения в последующем цикле работ автором проведено математическое моделирование и рассмотрены проблемные вопросы проекта: компоновки и комплексирования систем комплекса, оптимизация траектории выведения и весовое проектирование, космическая баллистика, радиационная безопасность экспедиции, искусственная гравитация в межпланетном полете, проблемы бесперебойного питания экспедиции в длительном полете без поддержки с Земли, рассмотрены варианты компоновки универсального моноблочного космического корабля и нескольких комплексов, на которые получены авторские свидетельства СССР и патенты РФ, рис. 5.

Рис. 5  Варианты космических ковчегов

В представленном программном комплексе реализован следующий метод математического моделирования, представленный на рисунке 6.

Рис. 6. Метод математического моделирования

Рассматриваемая в настоящем докладе концепция универсального моноблочного космического аппарата создается не на пустом месте, а имеет значительный задел освоенных космическими державами технологий, В процессе разработки программного обеспечения были проведены патентные исследования и анализ научно-технической информации для формирования базы данных используемых в расчетах.

В настоящее время реализуется тенденция объединения авиационной и ракетной техники по следующим этапам, представленным на рисунке 7.

Рис. 7. Этапы объединения авиационной и ракетной техники

Прототипом искусственного интеллекта по управлению бортовым оборудованием УМКА может служить мозг разрабатываемой новой орбитальной станции. Новая российская орбитальная станция будет максимально автономной, самостоятельно настраивая и корректируя свое видение и жизненно важные системы с помощью искусственного интеллекта. Будет снижено количество необходимых выходов человека в открытый космос: такую работу возьмет на себя робот с ИИ.

Прототипом навигационного искусственного интеллекта УМКК для посадки на неподготовленную планету может быть рассмотрена система автоматического картирование с точностью до здания. Нейросеть помогает обрабатывать данные дистанционного зондирования с функциями распознавания объектов. Компания «Геоалерт» разработала сервис Urban mapping, который позволил оцифровать свыше 54 млн. зданий по всей России. Обработка 130 млн. изображений заняла всего месяц. Это сделано благодаря высокопроизводительным вычислительным ресурсам Сколковского института науки и технологий.

Реализованная к настоящему времени программа оптимизации проектных параметров представлена схематично на рисунке 8.

Рис. 8. Блок-схема программы расчета проектных параметров

Применение технологий искусственного интеллекта (ИИ) в космической технике сегодня является одним из важнейших направлений ее развития, поскольку их практическое использование в этой области потенциально позволяет создавать космические системы и комплексы с качественно новыми функциональными возможностями.

Проникновение ИИ в космическую технику находится пока на своей начальной стадии, однако активность этого проникновения с каждым годом возрастает.

В настоящее время существует множество различных методов и технологий, развиваемых в рамках искусственного интеллекта, в частности:

– методы и технологии нейросетевой обработки информации;

– методы нечеткой логики;

– методы и алгоритмы эволюционных вычислений (в том числе генетические алгоритмы);

– методы и технологии работы с онтологиями и базами знаний;

– методы и технологии извлечения новых знаний из больших баз данных и другие когнитивные технологии…

Весьма активно развиваются методы и технологии нейросетевой обработки информации, которые потенциально обеспечивают высокопроизводительную (с применением соответствующих нейровычислителей) и с высоким уровнем качества обработку информации при решении самых различных задач [1-2].

Проектирование является крайне многофакторным процессом, требующим от его участников огромного количества знаний для принятия наиболее эффективных, качественных и при этом, если мы говорим о корабле, учитывающих и эстетическую составляющую, решений. Говоря про автоматизацию проектирования, нужно рассматривать две противоположные категории изделий: одноразовые, расходуемые объекты и объекты с высокой степенью универсальности и многоразовости. Здесь мы имеем дело с творческим процессом, а творчество, как известно, плохо поддается автоматизации. Во втором случае, когда речь идет о типовых проектах, минимизировать человеческий труд намного проще. Общая закономерность заключается в том, что чем более нестандартен проект, тем больше он привязан именно к решениям живого проектировщика, а не к алгоритмам, которые можно заранее прописать для выполнения искусственным интеллектом.

Учитывая опасения оппонентов по поводу полетов над головой атомных энергоустановок мощностью 7-10 ГВт, проект не получал финансирования и автор попытался сам «заработать» средства на финансовом рынке, для чего им был разработан искусственный интеллект для алгоритмической торговли, включающий ряд программных алгоритмов, индикаторов, советников и торговых роботов для размещения на мировом финансовом рынке Форекс, дневной оборот средств на котором ($ 5трлн.) превысил годовой бюджет США. Теоретическая возможность внебюджетного самофинансирования проекта с использованием искусственного интеллекта рассмотрена в 2013 году в одном из первых докладов автора на международных форумах в г. Гагарин «На Марс на одноступенчатом корабле» [2].

Предполагалось, что алгоритмическая торговля с использованием сложных систем, называемых торговыми роботами, советниками, сможет принимать торговые решения со скоростью, превышающей аналитическую реакцию человека, что позволит совершать правильные сделки на рынке. Это используется крупными институциональными инвесторами, которые способны работать без торгового плеча, что обеспечивает большую безопасность для долгосрочных сделок.

Однако, результаты многих исследований свидетельствуют о том, что, хотя искусственный интеллект и может предсказывать тенденции цен на акции или валютные пары, его точность и динамичность недостаточна. Модель инвестирования, основанная на искусственном интеллекте, не может быть  использована для долгосрочных инвестиций с использованием кредитного плеча. Точность таких алгоритмов прогнозирования покупки, продажи или владения акциями может привести к потере капитала из-за резких смен политики, смерти предпринимателей и Правителей, и военных конфликтов.

Основываясь на своих результатах, и публикаций исследователей рынка автор пришел к выводу, что разработанный им искусственный интеллект[3] пока не способен предсказывать движение фондового рынка с надежной и достоверной точностью в условиях информационной войны и массового мошенничества трейдерских кампаний, работающих без лицензий в России.

Для самофинансирования в рамках столь масштабного проекта необходим собственный, независимый банк проекта, финансовая инвестиционная кампания с профессиональной командой программистов и службой безопасности.

Для решения изобретательских задач создаваемый искусственный интеллект использует метод, схематично представленный на рисунке 9. алгоритм решения творческих и изобретательских задач.

Рис. 9. Схема алгоритма решения изобретательской задачи

Созданный программно-вычислительный комплекс позволил рассчитать, что современный уровень технологий позволяет реализовать проект универсального моноблочного многоразового космического корабля, способного в одну ступень совершить экспедицию на Марс или Луну, облет Венеры и Марса за один рейс, и на попутном астероиде, периодически сближающемся с Землей, облететь всю солнечную систему.

Разработанные с использованием модельного искусственного интеллекта решения являются изобретениями и защищены следующими патентами РФ:

Список разработанных и запатентованных изобретений

№	Название изобретения	Дата подачи заявки	№ заявки /отдел (входящий)	Выдан патент №
1	Способ осуществления межпланетной экспедиции и многоразовый экспедиционный космический комплекс	09.08.2018	2018129132/11 (046871)
2	Способ разгона на заданную межпланетную орбиту и многоразовый транспортно-энергетический модуль	17.08.2018	2018129983/11 (048535)	2728180
3	Способ спуска ускорителя ракеты космического назначения в посадочную зону и устройство для его осуществления	01.04.1992	5035363/23	2043954
4	Взлетно-посадочный многоцелевой транспортно-энергетический модуль	09.10.2018	2018135618/11 (058608)
5	Многоцелевой трансформируемый гермоотсек	12.07.2019	2019122043/11	2736982
6	Станция орбитальная заправочная криогенная	12.08.2019	2019125475	2729748

При формировании моделей сложных технических систем для расчета применена теория решения изобретательских задач. Схемы алгоритмоподобной методики эвристического решения синтеза компоновки и изобретательской задачи представлены на рис. 10 и 11. Эту работу пока не удалось запрограммировать и она проводится в диалоговом режиме.

Таким образом исследование в предложенном вычислительном комплексе представляет собой эвристический процесс, который использует элементы искусственного интеллекта.

Мораторий на испытания ядерной техники на Земле и на орбитах ниже 800 км сдерживает инвестиции в проект автора, хотя известно, что без ядерной энергии человек дальше Луны никуда не улетит. Поэтому автором исследованы бюджетные варианты УМКА с уменьшенной мощностью ядерной энергоустановки в тысячу раз, которые защищены патентами РФ на  изобретения [3, 4].

Еще в восьмидесятые и в начале 90-х годов прошлого века с помощью разрабатывавшейся для ЕС ЭВМ диалоговой системы в космическом центре им. М.В.Хруничева были получены решения, опережавшие Илона Маска на 30 лет, однако поражение СССР в третьей гибридной мировой войне США *) не позволило свершиться этим проектам [5, 6, 7].

Рис. 10. Схема алгоритмоподобной методики эвристического решения компоновочной задачи

Эта методика позволяет сформировать поблочный состав нового изделия для последующего оптимизационного расчета его проектных параметров.

Рис. 11. Схема алгоритмоподобной методики эвристического решения изобретательской задачи

Результатом работы по этой методике мы получаем оптимальные проектные параметры нового патентоспособного изделия.

Выводы

1. На современном технологическом уровне возможно создание действующей модели искусственного интеллекта для разработки универсальных моноблочных экспедиционных космических кораблей для облета планет солнечной системы в том числе на попутном астероиде и расселения людей на соседних планетах.

2. Созданный к настоящему времени искусственный интеллект позволяет проводить моделирование многочисленных вариантов ракетно-космической техники от разгонных блоков до орбитальных комплексов и внедрен в Минобрнауки и образования и в головном КБ «Салют» имени М.В.Мясищева ГКНПЦ им. М.В.Хруничева.

3. Имеются теоретические предпосылки для самофинансирования масштабных проектов создания сложных технических систем на основе использования искусственного интеллекта, в виде  финансовых роботов.

4. Проведенные тестовые исследования показывают возможность решения задачи осуществления межпланетных экспедиций на моноблочных экспедиционных космических комплексах не только на базе реакторов гигаваттного класса, но и на мегаваттных реакторах.

5. Проведенный сравнительный анализ вариантов космических ковчегов показал эффективность применения моноблоков с комбинированной ядерной энергоустановкой не только в качестве мобильной напланетной базы, но и для поддержания напланетной инфраструктуры.

6. Разработанные с использованием модельного искусственного интеллекта решения являются изобретениями и защищены патентами РФ на изобретения.

Список литературы

1). Денисов В.Д., Пугаченко С.Е. и др. Учебно-исследовательский компьютерный стенд для моделирования ракетно-космических систем (УИКС). Свидетельство на программное средство № 2011616220 от 19 мая 2011.

2). Денисов В.Д. «На Марс на одноступенчатом корабле». Труды общественно научных чтений им. Ю.А. Гагарина, г. Гагарин, 2013.

3). Денисов В.Д. Патент РФ № 2728180 на «Способ разгона на заданную межпланетную орбиту и многоразовый транспортно-энергетический модуль», заявка № 2018129983 от 17.08.2018.

4). Денисов В.Д. Патент РФ № 2729748 на «Станция орбитальная заправочная криогенная», заявка № 2019125475 от 12.08.2019

5) Денисов В.Д. Патент РФ № 2736982 на Многоцелевой трансформируемый гермоотсек, заявка №2019122043/11 (043129) от 12.07.2019

6) Денисов В.Д. и др. Патент РФ № 2 043 954 C1 на «Способ спуска ускорителя ракеты космического назначения в посадочную зону и устройство для его осуществления», заявка № 5035363/23, 01.04.1992

7) Денисов В.Д., Карманов А.И., Кузьмин А.Р. Митрикас В.Г. Патент РФ № 2787250 на «Орбитальный корабль-спасатель». Заявка на патент № 2022111510 от 27.04.2022 г.

Примечание:

*) Мнение автора может не совпадать с мнением редакции

https://i.mycdn.me/i?r=BDGvRlXWcXJosdiHOqVV3e-HqS_wQDyl7q3F3MJWJvVN_O87_REmRAFXZKGjRe-HSZY&dpr=2

Владимир Денисов — Космический спасатель — с любовью к России:

Опять никто не вспомнит о моих универсальных моноблочных космических аппаратах (УМКА), способных садиться на астероиды и своими двигателями менять траекторию их движения. Может быть я напрасно называю их космическими ковчегами и нужно придумать одиозное и грозное название своим кораблям. Видимо придется ждать, пока «жареный петух клюнет» по Земле.

А между тем промедление смерти подобно, тем более, что США методично проводят работы по ограничению доступа России в космос, а Рогозин с Варочко продолжают уничтожать Государственный космический центр России, мечтая разбогатеть на продаже Филёвской земли в кишащей безработными учеными и изобретателями Москве, превращаемой в базарную автопарковку.

Сегодня в «свободной» и беспокойной Америке выявлен миллион зараженных вирусом в мировой биохимической войне, развязанной для истребления половины Человечества. РН двойного назначения «Н-1» и «Энергия-Буран», «Сатурн-5» и «Спейс Шаттл» для покорения космоса не долго использовались. Маскодонты Илона Маска и Безоса тоже могут быть применены в агонии смерти для уничтожения всего живого на территории СССР одним пуском, хотя могли бы быть использованы для уничтожения или отклонения опасного астероида сближающегося с Землей. Кстати это хорошая легенда для сбора средств на пуск Маскодонта.

РИА Новости, со ссылкой на МЧС, предупредило: к Земле летит опасный астероид

Утром 2 января агентство опубликовало в своей ленте тревожную весть о том, что, по данным Всероссийского научно-исследовательского института по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (ВНИИ ГОЧС), к нашей планете летит 400-метровый астероид Апофис, который через 7 лет подойдёт к Земле на критически малое расстояние.

Мы решили разобраться, чем может грозить такое сближение

Катастрофа №7: Камень столкновения, или Встреча с астероидом

По одной из версий, которую высказал ещё в 1879 году английский астроном и математик Джордж Дарвин, сын Чарльза Дарвина, наша ближайшая соседка Луна на самом деле оторвалась от Земли чуть больше 4 млрд лет назад. Причиной чудовищного раскола было столкновение нашей планеты с телом, по размерам сопоставимым с Марсом. Такие неприятные инциденты в космосе происходят довольно регулярно.

В 1994 году всё человечество с восторгом наблюдало за тем, как на Юпитер валятся обломки кометы Шумейкеров – Леви 9. Это было поистине величественное зрелище. 21 кусок, каждый под 2 км величиной.

Если бы на месте Юпитера была Земля, это означало бы конец не только цивилизации, но и почти всего живого.

Около пятисот небесных подарков размером более десяти сантиметров за год встречаются с нашей планетой. Большая часть сгорает в воздушных слоях, но наиболее крупные порой достигают цели…

В 2023 году мир отметит 115-летие тунгусской катастрофы. В принципе нам тогда крупно повезло. Упади Тунгусский метеорит на шесть часов позднее, его звали бы уже не Тунгусским, а Московским. Естественно, Москва была бы стёрта с лица планеты.

Учёные ещё долго будут спорить, был ли упавший в районе реки Подкаменная Тунгуска метеорит собственно метеоритом или кометой, но для нас суть состоит не в том, ЧТО, а в том, КАК это было. А было люто…

Тело взорвалось на высоте 10 км, при этом вековой лес был вывален на площади 2150 гектаров.

Последствия падения Тунгусского тела. Съёмка экспедиции Леонида Кулика, 1929 год, спустя 21 год после катастрофы. Фото: habr.com

Ударная сейсмическая волна дважды (!) обогнула земной шар. Мощность взрыва составляла порядка 20 мегатонн, в тысячу раз больше, чем мощность бомбы, сброшенной в 1945 году на Хиросиму.

Согласно компьютерной модели, в 1908 году на Россию свалился шестидесятиметровый каменный астероид, вошедший в атмосферу под углом 45 градусов. Всего лишь 60 м, а сколько неприятностей!

В феврале 2013 года над Челябинском взорвался метеорит. Его никто не ждал, никто не наблюдал, не открывал, поэтому у него и имени не было. Нагрянул нежданно. По расчётам NASA, камень диаметром около 17 м и массой порядка 10 тыс. тонн вошёл в атмосферу Земли на скорости около 18 км/с. Общее количество высвободившейся энергии при его разрушении составило от 100 до 440 килотонн. Взрыв произошёл на высоте около 50 километров, так что в результате пострадали 1613 человек, большинство от порезов выбитыми стёклами.

А в декабре 2016 года, небесный гость осветил ночное небо над Хакасией. На несколько секунд в городе Саяногорске стало светло, как в летний полдень. Дошедшая вскоре звуковая волна «завела» сигнализации почти половины отдыхающих машин. Опять же, к счастью, этот «летун» был невелик, предположительно меньше 15 метров, и преодолеть 100-километровый слой атмосферы у него не получилось.

А ведь бывало и хуже. Гораздо.

Одна из самых страшных катастроф в истории планеты произошла примерно 250 млн лет назад в конце пермского периода. Удар астероида, который упал где-то между Австралией и Антарктидой, был настолько мощным, что вызвал массовые извержения вулканов в районе прямо противоположном – в Сибири. С лица планеты исчезли более 90% позвоночных животных.

Другая катастрофа, чуть менее масштабная, произошла около 65 млн лет назад. Космическое тело диаметром более 15 км упало в районе Мексиканского залива, неподалёку от полуострова Юкатан, где на память о нём остался кратер диаметром около двухсот километров.

Карта гравитационной аномалии области образованного столкновением с астероидом кратера Чикшулуб (диаметр 180 км). Затенённая область — полуостров Юкатан. Фото: wikipedia.org

Мощная сейсмическая волна пронеслась сквозь центр Земли и ударила по находящемуся как раз напротив Индостану. Через образовавшиеся трещины на поверхность Земли хлынули миллиарды тонн расплавленного базальта. Многочисленные новоиспечённые вулканы выбросили в атмосферу невообразимую массу пепла, закрывшего Солнце. Недостаток солнечного света привёл к охлаждению планеты, как следствие, к началу ледникового периода и гибели динозавров, которые вымерли в рекордный для эволюции срок.

Кроме описанных, существуют гигантские кратеры, возраст которых оценивается в 125, 161, 295, 330 и 360 млн лет. Внимательный читатель, наверное, уже заметил периодичность, с которой на нашу планету валятся незваные небесные гости. 360 млн лет – 330 – 295 – 250 – 161 – 125 – 65. По поводу этой странной периодичности существуют разные гипотезы.

Фото: avatars.mds.yandex.net

Согласно одной из них, большинство комет приходит в нашу Солнечную систему из облака Оорта – кометного пояса, расположенного за орбитой Нептуна. За 30 млн лет она делает полный оборот вокруг своей галактической оси. Джон Матезе и Даниэль Витмир из университета американского штата Луизиана предположили, что при вращении Галактики и прохождении Солнца мимо других массивных звёзд образуются гравитационные поля, которые воздействуют на облако Оорта и вырывают из него несметные полчища смертоносных комет.

Последняя встреча состоялась чуть более 60 млн лет назад. И вот сейчас, подгоняемые галактическими гравитационными полями, к нам опять рвутся всё новые потоки комет и астероидов. Теперь их жертвой можем стать мы.

В ноябре 2005 года 400-метровый астероид 2005 YU55 прошёл на расстоянии 324 тыс. км от Земли. Для сравнения: до Луны от нас примерно 380 тыс. км. В 2009-м объект 2009 ВВ45 просвистел от Земли на расстоянии около 70 тыс. км. Правда, был он небольшой, метров 40 и двигался со средней скоростью ни много ни мало 20 км/с, так что при столкновении эффект был бы сравним с одной мегатонной бомбой. Всего 50 Хиросим.

Фото: www.rusdialog.ru

В январе 2011 года астрономы обнаружили астероид, диаметром 140 м. Объекту присвоили индекс 2011 AG5. В то время он прошёл от нас на расстоянии около 15 млн км. Вроде как безопасно. Пока. Но, по расчётам, он ещё окажется рядом с нашей планетой в 2036, 2040, 2045, 2051, 2052 и 2057 годах. Теперь внимание: при диаметре Земли 13 тыс. км в феврале 2040-го сближение составит 1975 км, а в 2052-м – 4013 км. Если Земля – центр мишени, десяточка, то такое попадание – это девятка. В 2023 году астероид пройдёт через 400-километровую «гравитационную замочную скважину» – область, в которой объекты меняют свои траектории хоть и не сильно, но совершенно непредсказуемо. Вполне возможно, что 2011-й скорректирует свою дорожку не в нашу пользу. Сейчас учёные оценивают риск столкновения как 1 шанс из 650. Думаете, мало? Как сказать. Риск человека погибнуть в автомобильной катастрофе составляет 1 к 15 000, в 23 раза меньше. А ведь автоаварии с человеческими жертвами случаются постоянно.

Фото: focus.ua

При падении астероида, имеющего в поперечнике один километр, будет уничтожено всё, что находится в радиусе до тысячи километров от места падения. И это только краткосрочный эффект. Долгосрочный гораздо серьёзнее. Пожары захватят огромные территории, в атмосферу выбросится колоссальное количество пепла и пыли, которые будут оседать в течение нескольких лет. Солнечные лучи не смогут пробиться к поверхности Земли, из-за резкого похолодания погибнут многие виды теплолюбивых растений и животных, прекратится фотосинтез. Планета опустится в новый ледниковый период, а уцелевшее человечество – если не в каменный век, то в средневековье. Кроме того, нарушится магнитное поле Земли, изменится динамика тектонических процессов, возрастёт активность вулканов.

На сегодня одним из наиболее опасных считается астероид 1999 RQ36, получивший три года назад собственное имя Бенну. Судите сами: диаметр – 560 м, масса – 140 млн тонн, скорость возможного вхождения в земную атмосферу – 12,86 км/с, энергия удара (если таковой состоится) – 1150 мегатонн.

Впрочем, тут волноваться особенно не стоит. Во-первых, потому что вероятность столкновения значительно меньше, чем у 2011-го, всего лишь 1 к 4000. Во-вторых, потому что возможная ближайшая встреча произойдёт не раньше 2169 года. И наконец, потому что человечество именно в этом направлении уже серьёзно работает. В сентябре 2016 года NASAзапустило навстречу Бенну межпланетную станцию OSIRIS-REx, которая в самом конце 2018 года, буквально — 31-го декабря, достигла астероида и приступила к серьёзному его изучению. 20 октября прошлого года она взяла с поверхности образец грунта и отправила его в специальной капсуле обратно к нам. Так что, предположительно в сентябре 2023 года мы реально сможем не просто прощупать, но пощупать, из чего состоит наш возможный палач. Полученные данные помогут просчитать траекторию космической скалы на порядок точнее, определить, насколько она действительно опасна и как с ней можно бороться.

Фото астероида (101955) Бенну, полученное зондом OSIRIS-REx 2 декабря 2018 года с расстояния 24 км. Фото: wikipedia.org

Первыми серьёзно взглянули на проблему астероидной и кометной опасности власти США. С 1981 года в стране регулярно проводятся международные совещания по этой проблеме. На их базе создана Рабочая группа по исследованию объектов, сближающихся с Землёй. Одной теорией американцы не ограничиваются. В октябре 2016 года, в Калифорнии, в городке Эль-Сегундо даже прошли реальные командно-штабные учения на случай столкновения Земли с астероидом размером 100 на 250 м. По легенде, опасное тело обнаруживают за три года до катаклизма, времени на уничтожение врага не хватает, единственный выход – массовая эвакуация людей из зоны потенциального бедствия. Эти учения стали уже третьими в списке подобных.

В 1991 году к проблеме подключились и российские учёные: было созвано Всесоюзное совещание «Астероидная опасность», а на следующий год в Санкт-Петербурге на базе Института теоретической астрономии РАН образовался Международный институт проблем астероидной опасности. В октябре 2016 года специалисты Роскосмоса объявили, что совместно с РАН начали работу над созданием «общенациональной структуры по вопросам предупреждения об опасных космических объектах». Специалисты агентства и нескольких ведущих российских научных организаций будут изучать вопрос и вырабатывать рекомендации, по которым впоследствии создадут необходимые инструменты. Предназначенные пока не для спасения и защиты, а для обнаружения и предупреждения. Но это правильно: как известно, предупреждённый наполовину спасён.

Новогодний сюрприз

2 января этого года РИА «Новости» (интернет подразделение МИА «Россия сегодня») сообщило об информации, полученной от экспертов ВНИИ ГОЧС. Спасатели предупредили, что к Земле движется потенциально опасный, размером более 300 м., астероид, который теоретически имеет шанс в недалёком будущем, а именно – весной 2029 года, сильно «потревожить» нашу планету.

Фото: avatars.mds.yandex.net0

Правда уже через несколько часов, когда взволнованные журналисты начали добиваться от сотрудников пресс-службы института подробностей, те открестились, заявив, что не имеют к заявлению никакого отношения, что «россиянам в новогодние праздники стоит заботиться о противопожарной безопасности, а не об «угрозах» из космоса» и что это не более чем мнение группы сотрудников.

Однако, несмотря на это, информация, опубликованная в сообщении РИА со ссылкой на МЧС, полностью верна и соответствует действительности.

С астероидом 2004-MN4 астрофизики знакомы достаточно давно, открыт он был в июне 2004 года. Спустя несколько месяцев, просчитав предполагаемую траекторию на несколько десятилетий вперед, его отнесли к категории потенциально высокоопасных и угрожающих небесных тел. Многие газеты тогда, в том числе – и в России, и в Беларуси, вышли с громкими заголовками, что-то вроде: «К Земле летит астероид-убийца». Из уважения, ибо серьезных врагов следует уважать, ему даже присвоили собственное имя, в отличие от тысяч его просто пронумерованных собратьев по Космосу. Начиная с 19 июля 2005 года (именно в этот день прошли именины чудовища) его зовут (полностью) 99942 Апофис 2004-MN4. Апофисом, или Апопом, древние египтяне называли живущего в подземном мире огромного змея, пытающегося сожрать наше Солнце. Личность, что и говорить, не особенно приятная.

Фото: avatars.mds.yandex.net

В 2013 году, когда Апофис пролетел от нас на расстоянии 14,5 млн км (1/10 расстояния до Солнца), учёные, уточнили данные об опасном теле. Оказалось, что оно почти вдвое больше, чем предполагалось ранее. Однако это, казалось бы, угрожающее обстоятельство стало для нас спасительным. Пересчитав орбиту исходя из новых данных, учёные заявили, что предыдущие опасения были сильно преувеличены, и столкновение космического тела с нашей планетой крайне маловероятно. С тех пор мы считаем (и это подтверждено в заметке), что в 2029 году Апофис должен пролететь от Земли на расстоянии от 31 000 до 38 000 км от Земли. Это в 12,5 раз меньше, чем расстояние от нашей планеты до Луны. Примерно на такой высоте летают многие геостационарные спутники, в том числе спутники GPS. С такого расстояния мы даже сможем рассмотреть астероид невооружённым глазом. Он будет выглядеть, как небольшая звёздочка.

Так, согласно компьютерной модели, выглядит Апофис вблизи. Фото: s15.stc.yc.kpcdn.net

Однако, и это настораживает, на пути у Апофиса имеются три так называемые «замочные скважины» — небольших, около километра в диаметре, участка, в которых астероиды имеют обыкновение произвольно немного менять траекторию своего движения. И ни один ученый не может гарантировать, что астероид в них не «вывернет» на Землю.

В Интернете есть страничка Earth Impact Effects Program (Программа Эффекта Столкновения с Землей), составленная американскими геофизиками Робертом Маркусом, Джеем Мелошем и Гаресом Коллинзом. На ней любой желающий может просчитать возможные последствия столкновения нашей планеты с астероидом. Надо только подставить необходимые параметры. Для Апофиса они таковы: размер – 325 +/-15 м, масса – 46 млн т, скорость соударения – 12,5 км/сек, угол вхождения в атмосферу – 58 градусов. В результате получаем следующее. В среднем, такие астероиды «встречаются» с Землей один раз в 3 000 лет. На высоте 48,5 км Апофис начнет разрушаться. Это разрушение будет сопровождаться взрывом, мощностью 1600 Мт (в Хиросимах – примерно 107 000 городов). В результате взрыва на земле образуется воронка диаметром 4,6 и глубиной 1,6 км. Удар будет сопровождаться землетрясением, отголоски которого сейсмическая аппаратура будет слышать во всех точках планеты. При этом будут разрушены все строения в радиусе 100, и сильно повреждены – в радиусе 200 км. Проще говоря, попади такой «камешек» в Москву – ни останется ничего не только от города, исчезнет вся область, прихватив с собой в небытие ближайших соседей.

Для суеверных людей и поклонников мистики добавим: если Апофис вдарит по Земле в 2029 году, то произойдет это 13-го апреля, которое будет приходиться на пятницу. Вот так. Но если встреча и не состоится, то забывать о «пожирателе Солнца» нельзя, ибо уже в 2036 году астероид вновь подлетит к Земле. На расстояние уже, минуту внимания: всего 3400 км. Это вполовину меньше радиуса планеты. А поэтому уже сейчас создан специальный фонд B612 (помните? именно на астероиде B612 жил Маленький Принц), разрабатывающий методы борьбы с опасным объектом. Учредители фонда, американские астронавты Расти Швейцкарт и Эд Лу предлагают запустить спутник космического дозора «Страж», который будет пристально следить не только за Апофисом, но и за другими потенциально опасными объектами. С его помощью можно будет более точно определить траекторию движения астероида и, в случае необходимости, попытаться её «подправить».

Так что, независимо от того, давал ли МЧС какие-то прогнозы относительно Апофиса или нет, но опасность существует: астероид реально летит в сторону нашей планеты.

Что делать?

Многие видели американский блокбастер «Армагеддон», в котором вечный «крепкий орешек» Брюс Уиллис уничтожает с помощью ядерного заряда астероид размером с Чикаго. Это, увы, преувеличение. К сожалению, взрыва всего накопленного на матушке-Земле ядерного арсенала хватит лишь на то, чтобы раздробить астероид размером всего в 9 км. И то если взрыв произойдёт в самом его центре. Более того, большинство учёных говорит, что дробить астероиды как раз не надо. Ибо при дроблении вместо одного опасного тела мы получаем несколько летящих тем же курсом. Поэтому ядерное оружие рассматривается учёными не в качестве уничтожителя, а всего лишь в виде инструмента, с помощью которого можно чуть подкорректировать траекторию движения астероида. Уже создан проект космического перехватчика, призванного доставить заряды на поверхность астероида.

Концепт космического перехватчика NASA с термоядерными зарядами. Источник: NASA

Ядерный взрыв не в глубине, а на поверхности вернее поработает на спасение планеты, ибо приведёт к испарению части вещества астероида, следовательно, к уменьшению его массы и изменению орбиты. Что нам и требуется. Считается, для того чтобы сбить с опасного пути километровый астероид, достаточно не менее чем за 1,6 года до столкновения взорвать на его поверхности всего лишь килотонный заряд.

Однако далеко не все учёные поддерживают этот проект. Многие полагают, что у человечества есть другие возможности сбить астероид с курса. Например, можно обстрелять его свинцовыми ракетами! Удар многотонного космического тарана отклонит астероид на десятую долю градуса от смертоносного пути, а при верном расчёте и запасе времени этого будет вполне достаточно. В 2011 году учёные Университета штата Айова под руководством главы Центра по отражению астероидной угрозы Бонга Уи просчитали комбинированный вариант: ракету Уи. «Устройство гиперскоростного перехвата астероидов», космический сверхтяжёлый таран, снабжённый ядерным устройством. В этом сценарии таран физически толкает астероид, завершая толчок направленным ядерным взрывом. Математическое моделирование ситуации показало неплохие результаты.

Гипертяжёлый кинетический Тарон астероида. Фото: cdn.vox-cdn.com

Весьма перспективным представляется облучение поверхности космического тела высокомощными лазерами. Во-первых, оно, опять же, приведёт к изменению массы, а во-вторых, поток раскалённых газов должен стать для астероида своеобразным реактивным двигателем.

Наконец, мы просто можем прилететь на астероид и построить на его поверхности несколько космических двигателей, превратив астероид в одну гигантскую ракету. Запуск ракетных установок собьёт астероид с курса.

Астероидная буксировка. Фото: bitcryptonews.ru

Есть ещё проекты использования:

• гравитационного буксира. Когда потенциально опасный объект представляет собой не пулю, а заряд шрапнели, кучу летящих рядышком астероидов, рядом можно пустить ракету, так называемый «космический трактор», массой в сотни тонн, чтобы она сбила их с пути своим гравитационным притяжением;
• ионной пушки, расположенной на летящем параллельным курсом корабле. Ионный луч может постепенно столкнуть астероид с опасной траектории;
• закреплённого на объекте буксировочного «солнечного паруса», который можно будет еще и поддерживать гигантскими «солнечными зайчиками»;
• электромагнитной катапульты, которая, будучи установленной на астероиде, станет «отстреливать» составляющее его вещество в космос. Тут есть вариант: катапульту можно установить на Луне, чтобы она «обстреливала» астероид лунными камнями с обратной целью: увеличить его массу и затормозить. Достаточно на семь минут отодвинуть время встречи, чтобы Земля миновала опасную точку и космический гость гарантированно пролетел мимо;
• космического мусора, которым следует густо усыпать путь «врага», опять же, дабы затормозить его, и тому подобное.

Однако все эти средства хороши лишь в том случае, если опасность будет обнаружена ВОВРЕМЯ! Иначе можно не успеть.

МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА

Анатолий ЧЕРЕПАЩУК

академик РАН, научный руководитель Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ

На «пришельца» можно повлиять

– Астероиды сотни, десятки тысяч лет выпадали на Землю и никто никогда как-то особенно по этому поводу не волновался. Но сейчас этот вопрос обострился. Причина простая: раньше мы не могли влиять на процесс. Но сейчас появилась возможность реально отследить эти явления и реально на них воздействовать. Человеческая цивилизация достигла уже такой стадии, когда можно реально что-то сделать, чтобы максимально нивелировать угрозу. Но я бы сказал, что всё-таки вокруг этой проблемы создан такой немножечко искусственный ажиотаж.

– По-вашему, проблема преувеличена?

– Вернее будет сказать – «приукрашена». Крупные тела валятся на Землю, но валятся не так часто. Это, конечно, маловероятные события. Если принять всё человечество за единый объект, то у него значительно меньше шансов погибнуть от астероида, чем у рядового человека – от упавшего кирпича. Но опасность такая есть. Дополнительный ажиотаж связан с тем, что специалистам, которые этим вопросом занимаются, выгодно распиарить проблему, чтобы получить побольше денег. Всегда, когда учёные занимались безобидными проблемами, открывали чёрные дыры и так далее, они старались подкинуть немножечко перца. Вот чёрная дыра может нас поглотить и так далее. Сразу же к этому появляется внимание, а значит, и денег могут выделить, и новый телескоп подарить, и обсерваторию построить, а то ведь могут и внимания не обратить. Это обычное дело, ничего страшного в этом нет.

– Но мы имеем сейчас возможность отслеживать опасные объекты размером от километра и больше?

– Километр-то имеем возможность. Меньше километра – это проблема. Для этого нужны специальные наблюдательные средства. Вот в Америке сейчас разработаны полностью автоматизированные телескопы, с очень широким полем зрения. Они за 2–3 ночи наблюдения покрывают всё северное полушарие и могут следить за новыми объектами. В России создана Глобальная сеть телескопов-роботов МАСТЕР, которая тоже за короткое время может покрыть всё небо. Сейчас в неё входит уже 8 телескопов, установленных под Благовещенском, под Иркутском, на Урале, на Кавказе, в Крыму, в Аргентине, ЮАР, и на Канарских островах. Правда, диаметр у этих телескопов всего 40 см, а для слабых объектов это маловато.

Робот-телескоп МАСТЕР на Канарских островах. Фото: www.pereplet.ru

– Мы уже десятки миллионов лет живём спокойно. Может, всё крупное, что могло на нас упасть, уже упало, вокруг всё чисто и мы можем не волноваться?

– Нет, что вы, между орбитой Марса и Юпитера вращаются сотни тысяч астероидов достаточно больших размеров. Десятки, сотни метров, километры, сотни километров. Это так называемый пояс астероидов. К счастью, он далеко от Земли, примерно 60 млн км. Иногда, под влиянием возмущения со стороны планет, некоторые из этих астероидов вываливаются и падают на Землю. Кроме того, есть так называемый пояс Оорта, там несколько миллиардов гигантских комет. Когда Солнце проходит недалеко от какой-нибудь звезды, её гравитация воздействует на этот пояс, и из него вываливаются кометы во внутреннюю область. И на Землю они вполне могут падать, как упала комета в середине 1990-х на Юпитер. Вот есть такой астероид Апофис, который где-то в 29-м году приблизится очень близко к Земле и может даже столкнуться с нами. И сейчас есть программа отправить к нему аппарат, поставить на него радио-датчик, который будет передавать строго периодические радиосигналы и по ним можно будет определять его точную траекторию. И точно определить, упадёт он на Землю или пройдёт на расстоянии большем 6 тыс. км, радиуса Земли.

Фото: ptzgovorit.ru

— Предположим сейчас мы узнали, что что-нибудь, сопоставимое по размеру с Апофисом, отклонилось от траектории и через 6 месяцев может врезаться в Землю. Есть у нас шанс, какие-нибудь возможности это столкновение предотвратить?

— Ну, теоретически за 6 месяцев такая возможность есть. Просто взять ракеты, у нас же есть много ракет, и просто ядерный заряд в него запустить, расстрелять и так далее. Теоретически возможность есть. Но 6 месяцев — все-таки маловато. Надо год, два. Вот до 29-го года можно управится. За ближайшие несколько лет ученые надеются точно просчитать орбиту Апофиса, и точно сказать, упадёт он на Землю или пройдёт мимо. Если же будет показано, что точно упадёт на Землю, тогда будут готовиться к тому, чтобы на него воздействовать либо ядерным взрывом, либо, скажем, причалить к нему какую-то ракету мощную и её двигателем немножечко на него воздействовать. Будет достаточно на несколько метров его отклонить, на сотую долю градуса, и он уже пройдёт далеко. Поэтому сейчас как раз такие возможности рассматриваются.

⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐

Описанная катастрофа – седьмая из 24 глобальных катастроф, грозящих (или не грозящих) человечеству в ближайшее время. Список катастроф можно найти здесь:Человечеству грозят 24 катастрофыБелорус и Я16 декабря 2021

В ближайшие дни — катастрофа № 8:

Всегда будет Солнце? или гибель нашего светила

Валерий ЧУМАКОВ, Москва

https://zen.yandex.ru/media/belrus/ria-novosti-so-ssylkoi-na-mchs-predupredilo-k-zemle-letit-opasnyi-asteroid-61d1ea33adf20f709d4164d9?&

Марс — странное дело. Документальный Фильм.

Владимир Денисов — Космический воин-спасатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь, и проголосуйте за меня хоть копейкой, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах, пока я еще на Земле!

Продолжаю публиковать на международных конференциях свои суперинновационные проекты, способные перевернуть всю историю не только России, но и всего человечества, но русские буржуи и чиновники не обращают на них внимания, а мечтают сами прославиться и оставить свой, пусть даже предательский след в истории России:

Вышел из печати сборник трудов Челомеевской секции Королевских чтений 2021 года, на котором сделан очередной обзорный доклад о широких возможностях космических ковчегов.

Материал доступен неопределенному кругу лиц и появилась возможность опубликовать его на своем сайте.

Есть некоторые трудности размещения рисунков и таблиц, в связи многочисленными обновлениями редактора, приведшими к отключению ряда возможностей. Они будут добавлены по мере редактирования под доступное форматирование на сайте.

УДК 629.78

Денисов Владимир Дмитриевич, denisov-vd@mail.ru Председатель инженерной секции Военно-научного общества Центрального дома Российской Армии имени М.Фрунзе

Панов Николай Вячеславович, mirfak5@yandex.ru Студент МАИ

Варианты космических ковчегов

В советское время и в начале 90-х годов. Г.С. Титов был председателем Федерации космонавтики и этот доклад был подготовлен к первым общественно-научным чтениям Г.С.Титова. Доклад представлялся на 11 секции Королевских чтений 2020 года, но не был опубликован из-за экономического кризиса и реорганизации ГКНПЦ им. М.В.Хруничева.

Со времен К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера и С.П. Королева проекты межпланетных полетов и космических поселений рассматривались многократно, постепенно приближаясь к реально реализуемым вариантам [1].

Герман Степанович Титов курировал проект суборбитального самолета МГ-19, который был также объектом исследования в кандидатской диссертации ведущего конструктора КБ «Салют» Денисова В.Д.: «Комплексный метод предварительного проектирования многоразовых воздушно-космических летательных аппаратов, использующих внешние массово-энергетические ресурсы». После защиты диссертации работа по этой теме была продолжена в направлении создания моноблочных многоцелевых многоразовых космических кораблей для многократных пилотируемых и беспилотных полетов на соседние небесные тела без использования ракет. Космические аппараты данного класса могут применяться и для защиты Земли от астероидов периодически сближающихся с Землей. На примере жизненного цикла создания аппаратов данного класса в МАТИ им. К.Э. Циолковского преподавались несколько предметов на кафедре «Спутники и разгонные блоки» и опубликованы две дюжины докладов на международных конференциях [2-29].

В конце семидесятых, начале восьмидесятых годов прошлого века в ГКНПЦ им. М.В Хруничева, рассматривали многоразовые одноступенчатые средства выведения (ОСВ) на трехкомпонентном топливе (на «принципе Солкелда»), в которых в целях уменьшения массы баков и теплозащиты корабля путем уменьшения площади их оболочки, часть бортового запаса водорода заменялась на керосин, сжигаемый на начальном этапе разгона. Такое решение позволяло получить обнадеживающий результат достижимости в обозримом будущем массы полезного груза 10 тонн на ОИСЗ, при стартовой массе одноступенчатого крылатого многоразового носителя около 1100 тонн. Большой объем теоретических работ также был проведен в Центре Келдыша [1], ЦНИИМаш (Проект «Гера») и ГРЦ им. Макеева («Корона») [30].

Над подобными проектами работали и американцы и англичане. На рисунке 1  представлены средства выведения — прототипы рассматриваемых в настоящей статье кораблей, на разработку которых и экспериментальную отработку демонстраторов типа «Х-37В, Х-52», в США затрачены десятки миллиардов долларов. Разработка программ искусственного интеллекта для проектирования таких кораблей обошлась налогоплательщикам в 1 млрд. долл.

Рис. 1. Зарубежные моноблочные средства выведения на орбиту Х-30, СЕВ3, NASP и Скайлон

Интересный вариант много лет предлагают проектировщики Миасского КБ им. Макеева — фарообразный или конический моноблочный ракетоноситель (МРН) с вертикальным взлетом и посадкой, с различными двигателями, в том числе внешнего расширения («Корона»), рис.2. К настоящему времени эту схему взлета и посадки реализовал на практике американский изобретатель Илон Маск на первой ступени своей РН «Фалкон».

Рис 2. РН «Корона», MADV (Mars Ascent/Descent Vehicle) и звездолет Циолковского

Кстати аналогичный, представленный на рисунке 2 моноблочный корабль для марсианских миссий, известен много десятков лет, правда в размерности более 3000 тонн и его разработка возобновлена в 2018 году. С 1911 года известна моноблочная концепция моноблочного звездолета русского мыслителя К.Э.Циолковского. [30-33].

Важность выхода человека в космос обусловлена не только обеспечением глобальной связи, мониторинга, коммерцией, но и возможностью гибели Земли в космической катастрофе. Земля — это тонкая кора толщиной 50-80 километров, под которой раскаленный океан ядра, а над корой тонкий слой атмосферы высотой 25-30 километров. Глобальные опасности обусловлены в частности возможным взрывом супервулканов, порождаемых ядерными процессами внутри Земли, супервспышками из-за циклических процессов в термоядерном Солнце, возможностью столкновения Земли с крупными астероидами, периодически сближающимися с Землей [2, 5] и мутацией общественного сознания человечества через потребительство в сторону самоуничтожения, порождающей войны всех типов, в том числе ядерных, тектонических, климатических, химических, религиозных и биологических, а также бурный рост терроризма на основе сумасбродства и самодурства неадекватных субъектов разумной материи Земли.

В опубликованном цикле работ [3-29] показано, что современный уровень технологий позволяет приступить к проектированию на базе суборбитального самолета В.М.Мясищева «МГ-19», многоцелевого многоразового космического монокорабля, способного в одну ступень, после дозаправки на опорной орбите, совершить экспедицию на Марс или Луну, облет Венеры и Марса за один рейс, а на попутном астероиде, периодически сближающемся с Землей, облететь всю солнечную систему. В рамках данной статьи назовем этот корабль космический ковчег. Дозаправку корабля «Старшип» на орбите сейчас предлагает и И. Маск.

Академик Александров, подводя итоги создания многоразовых ракетно-космических систем 80-х, сказал, что дальнейшее развитие космонавтики, на базе многоразовых космических средств с комбинированной ядерной двигательной установкой могло бы изменить историю не только нашей страны, но и всей Цивилизации. Однако, в связи с тем, что суборбитальный самолет типа МГ-19 требовал комбинированной двигательной установки на базе ядерного реактора гигаваттного класса, соизмеримой с энергоблоком ЧАЭС, никто не решился объявить старт проекта и пролета таких кораблей над головой.

Пора отказаться от топтания на технологиях пятидесятых годов прошлого века и одноразовых ракет и спутников, захламляющих Землю и космос своими отделяющимися фрагментами и КА, вышедшими из строя. В мировом океане сейчас образовались многомиллионотонные острова из мусора, выброшенного с кораблей, в том числе затонувших, и приплывшего в океан из рек, с упавших самолетов и ракет. «Памперсное поколение», привыкшее с младенчества гадить под себя и испытывать при этом удовольствие, продолжает бездумно загаживать планету Земля и ее околоземный космос. К настоящему времени человечество обладает опробованными технологиями, позволяющими реализовать рассматриваемые проекты (запатентованные изобретения РФ).

Этой проблеме и посвящена серия докладов, представленных на сайте mirah.ru и опубликованных в трудах Королевских, Гагаринских, Циолковских, Мясищевских чтений нулевых и десятых годов этого века.

Учитывая, что США непрерывно продолжают создание и летные испытания демонстраторов многоразовых космических систем (МКС), инвестируя миллиарды долларов в это направление, применим принципиальные подходы рассмотренной концепции моноблочного экспедиционного космического комплекса (МЭКК) и мобильной напланетной базы (МНБ) [3-24], к перечисленным российским и зарубежным аналогам для оценки достижимых результатов предварительного проектирования на математических моделях.

В работах [3-29] представлены способы и устройства, обеспечивающие создание универсальных моноблочных космических комплексов, способных многократно решать многоцелевые задачи в космосе. Эти многоцелевые многоразовые космические комплексы, переоснащаемые целевыми системами для решения частных задач, позволят обеспечить многоразовость орбитальных спутниковых систем, экспедиции на соседние планеты, доставку на них роботов и оборудования, использование предложенных комплексов в качестве и для поддержки инфраструктуры орбитальных и напланетных баз, в качестве космических ковчегов для расселения генофонда человечества на соседние небесные тела, а также для защиты Земли от астероидов и комет.

В связи с требованием оппонентов, для тысячекратного сокращения мощности бортовой ядерной электростанции и удешевления корабля, последние работы и проекты по теме основаны на комплексировании известных во всем мире многоразовой ракеты — носителя «Корона» ГРЦ им. Макеева и «Транспортно-энергетического модуля», разработанного в Роскосмосе под руководством центра им. Келдыша в: РКК «Энергия», ГКНПЦ им. М.В.Хруничева и КБ «Арсенал» в объеме сотни томов проектных материалов.

В бюджетном варианте ковчега, с целью повышения радиационной безопасности предлагаемого космического комплекса, технологически комплексирование основано на выходе из гравитационного колодца Земли с помощью технологии известной многоразовой РН «Корона», в которой проблемный ЖРД с центральным телом заменен на испытанный в Воронежском машиностроительном заводе ЖРД на трехкомпонентном топливе (кислород + водород + керосин) [25-29].

Здесь использован «Принцип Солкелда» из известного в космической отрасли патента пятидесятилетней давности американского изобретателя, и расчетов 80-х годов аспирантов Медведева А.А. и Денисова В.Д., определивших оптимальное соотношение пар компонентов в этом двигателе как 50 на 50, позволяющего ракете выйти на орбиту в одну ступень. Современный уровень технологий и материалов позволяет реализовать такую многоразовую моноблочную РН космического назначения в стартовой размерности 500 тонн, вместо 1100 тонн пятьдесят лет назад, что показано элементарными расчетами в этой статье на основе формулы Циолковского.

В предложенном ковчеге его неотделяемая в базовом варианте полезная нагрузка скомплексирована с ракетой, и использованием принципа лифтирования систем управления и телеметрии, известного, например из работ 80-х годов НПО им. Лавочкина в марсианских программах, когда СУ КА, функционирующая в полете к Марсу несколько месяцев, адаптируется и для управления ракетой «Протон» в течение ее десятиминутного полета. При этом старая базовая СУ РН не устанавливается, позволяя увеличить массу целевой нагрузки марсианского корабля на 500 кг.

Кроме того в предложенном проекте, неотделяемая полезная нагрузка моноблочного корабля представляет собой скомплексированный с ним ядерный транспортно-энергетический модуль мегаваттного класса. Как всемирно известно из открытых публикаций о ТЭМ, он содержит ядерный энергоблок, турбомашинную электростанцию для питания электроракетных двигателей ТЭМ и теплообменники для сброса тепла в космос, так как КПД такого ядерного бортового источника электропитания (электростанции) не превышает 80%. Перечисленные выше разработчики ТЭМ потеряли время при разработке ТЭМ, так как центр Келдыша навязывал исполнителям применение в теплообменнике непригодного теплоносителя, который разлагается от воздействия радиации и безответственная разработка бумаги длилась десятки лет.

Рис. 3. Вариант транспортно-энергетического модуля Центра Келдыша, ЦНИИМаш и РКК «Энергия»[34]

Для быстрых перелетов между планетами и астероидами предложено отказаться от сборки космических комплексов на орбите из многочисленных мелких модулей, доставляемых ракетами типа «Протон», «Ангара А5», так как это приводит к механическим погрешностям сборки, повреждениям столкновениями сборочных единиц и астероидами при многолетней сборке пятисоттонного комплекса на орбите. Для справки можно отметить , что МКС летающая на орбите 25 лет, имеет массу около 450 тонн и до сих пор не собрана в полной конфигурации! Эту технологию сейчас принял и Илон Маск.

Рис. 4. Комплексирование систем КВРБ, ТЭМ и «Короны» в моноблок

Предложено скомплексировать в моноблочном устройстве модифицированные специальным образом элементы ракеты «Корона», транспортно-энергетического модуля и кислородно-водородного разгонного блока и некоторые системы перечисленных выше изобретений, имеющих более ранний приоритет. Все эти изделия достаточно глубоко проработаны, что позволяет утверждать о промышленной реализуемости синтезированного устройства. Задержка реализации перечисленных изделий связана с многолетней коррупцией и воровством в Роскосмосе, нарушениями дисциплины, в связи с чем эти изделия до сих пор не летают. Предлагается собирать моноблочный комплекс на серийном заводе на Земле. После израсходования топлива на выведение на орбиту, комплекс всего лишь дозаправляется на орбите общеизвестными с 1928 года способами дозаправки летательных аппаратов в полете, для чего ковчег снабжен известными многоразовыми типовыми заправочными устройствами (нового поколения повышенной прочности и надежности). Дозаправленный ковчег может продолжить полет к Луне, Марсу и астероидам и совершить посадку на них. Баллистические расчеты взлета с Земли и посадки на Луну, в доступном студентам виде, представлены на рисунках и в таблицах на нижеследующих страницах.

Рис. 5. Схема полета ММНБ на Луну

Таблица 1. Результаты расчета разгона ковчега типа «Корона» на ОИСЗ на трехкомпонентном топливе при стартовой массе 500 тонн

Так как потребная характеристическая скорость выхода ковчега на опорную орбиту Земли составляет около 9270 м/с, из таблицы 1 видно, что даже без использования двигателя с центральным телом, который судя по расчетам ГРЦ им. Макеева имеет удельный импульс близкий к ядерному водородному, предлагаемый упрощенный МОРН выходит на орбиту Земли в одноступенчатом исполнении на трехкомпонентных ЖРД при использовании трехкомпонентного топлива (керосин+кислород+водород). При этом потребная сухая масса конструкции МОРН (баки, КМДУ, БО) может составить 53,7 т., а масса, располагаемая для целевых бортовых систем экспериментального многоцелевого КА (ЭМКА) или доставляемых компонентов, — 10,3 т., то есть лучше, чем на одноразовой многоступенчатой РН «Союз-5».

Графически такое комплексирование иллюстрируется на следующем рисунке. Полученную РН типа «Корона» авторы назвали «Ангарой Д», чтобы подчеркнуть преемственность существующих разработок.

Рис. 6. Комплексирование элементов многоступенчатой ракеты Ангара в моноблок.

Предлагается также в орбитальном полете ковчега и отлете с Марса и Луны использовать широко распространенную на планетах и астероидах солнечной системы воду [26-29]. При этом предлагается заменить на воду, применяемый сейчас в качестве рабочего тела в проектах ТЭМ ксенон, так как добываемый из атмосферы ксенон достаточно редок и его недостаточно для реализации марсианских миссий.

Используя бортовую электростанцию, предлагается разлагать бортовые запасы заправленной воды на кислород и водород и с достаточно высоким удельным импульсом, 450-470 сек, осуществлять быстрые перелеты на кислородно-водородных ЖРД средней тяги. При этом продолжительность межорбитального полета сокращается с года (на электроракетных двигателях малой тяги) до двух месяцев и уменьшает радиационную нагрузку на экипаж и оборудование.

Предлагается серийное производство ковчегов для замены одноразовых ракет и одноразовых космических аппаратов (навигационных, связных, метеорологических, дистанционного зондирования…), которые станут ремонтопригодными и обслуживаемыми и переоснащаемыми на Земле. При этом по аналогии с классическими автомобилями: «Копейками», «Четверками», «Шестерками», «Девятками» и «Десятками», унифицированные ковчеги будут иметь вариантную комплектацию, и использоваться для испытания многочисленных новых систем и движителей, благодаря возможности многократного использования демонстраторов ковчегов.

Многоцелевое применение ковчегов обеспечивается размещением в грузовом отсеке целевых систем связных, навигационных, метеорологических спутников, транспортных кораблей и даже напланетных баз, как показано на следующем рисунке, где в качестве базового изображен простейший ковчег — заправщик, который вместо систем ТЭМ оснащен баками с водой и средствами дозаправки.

Рис. 7. Комплексное интегрирование систем пилотируемых КА в моноблок

В качестве примера экспериментального использования, предлагается провести на ковчеге испытания создаваемого в настоящее время на базе Воронежских ЖРД с ТНА, квантовых двигателей Леонова, теоретически известных из восьмисотстраничной теории суперобъединения и единого поля этого русского ученого. [39]. Этот квантовый двигатель сродни Emdrive, испытания которого проведены не только в России и США, но и в Китае. И хотя работа этого устройства еще не понята до конца, так же как и «атом неисчерпаем», предлагается опробовать в космических условиях уже известные из экспериментов свойства этих устройств на предложенном автором ковчеге, как многократно предлагал и НИИКС ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. В сочетании с ядерной электростанцией такой комплекс сможет решать новые задачи в космосе.

В ковчеге с целью уменьшения расхода его бортовой массы применен для ориентации и стабилизации трехосный соленоид нескольких конфигураций, который при определенном сочетании магнитных импульсов может создавать в магнитосферах Солнца и Земли тяговые усилия на ковчеге. Надо подчеркнуть приоритет России в применении соленоидов при исследовании магнитосферы Земли, ориентации и стабилизации шестьдесят лет назад на  третьем искусственном спутнике. Однако вследствие того, что электроника в СССР была тяжеловата, эту эстафету перехватила Япония и только последние годы на российских КА снова стали применять не расходующие бортовую массу электромагнитные системы ориентации и стабилизации, питаемые от солнечных батарей, что позволило увеличить сроки существования спутников до их морального устаревания.

Учитывая вышеизложенное видно, что в современном уровне техники известны перечисленные в изобретении устройства и признаки, которые порознь испытаны в нескольких странах, включая Россию, и которые своеобразно и комплексно использованы авторами с получением нового эффекта.

Вот, например, фотографии экспериментальных образцов квантовых двигателей Леонова испытанных в России и предложенных для использования в заявленном комплексе для повышения удельных характеристик двигателей.

Рис. 8. Фото устройств [35].

см. http://leonov-laboratory.blogspot.com

Экономическая эффективность предлагаемого устройства также рассчитана и приведена в конце доклада.

Традиционные принципы освоения Марса, рассмотрены в известной работе Центра Келдыша под ред. А.С. Коротеева, обобщенные в [1]. В работе [7] описана директивная технология межпланетной экспедиции на Марс на моноблочном экспедиционном комплексе, отмечена возможность применения современных технологий дозаправки ковчега на Марсе с использованием марсианских ресурсов. Показана возможность использования материальной части («железа») корабля в качестве временной напланетной базы (НБ).

В работе [11] приведены результаты моделирования известной технологии космической баллистики на электроракетных двигателях, предложенной почти 100 лет назад Ф. Цандером, обеспечивающей экономию топлива при перелете к Марсу и обратно, с посадкой на Марсе, в одноступенчатом моноблочном космическом комплексе или облет Марса и Венеры за один рейс, без дозаправки у Марса. Показана также реализуемость экспедиции на Луну с одной дозаправкой корабля на опорной орбите у Земли, рис.2.

Проведем сравнительное предварительное баллистическое и весовое моделирование экспедиционных комплексов, рис.9. с оценкой возможности решения уравнения существования вариантов ковчегов, без ЯРД, в диапазоне стартовых масс до 500 тонн, с помощью УИКС [6].

А) Типа «Корона»     Б) Типа «Скайлон» В) Типа «МГ-19»

Рис. 9. 3D модели вариантов ковчегов.

Присвоим общее название рассматриваемым вариантам моноблочных универсальных кораблей «Космические ковчеги» и используем на них следующие общие технологические принципы:

— для выхода из гравитационного поля Земли по проекту в рамках настоящей статьи используются: комбинированная двигательная установка, трехкомпонентные ЖРД и двигатели Бонда;

— в межпланетном полете применяются: бортовая ядерная электростанция (БЯЭС), электроракетные и ракетные двигатели и гиродины;

— для дозаправки на орбите используются аналогичные корабли-заправщики (спасатели) или дешевые ракеты-носители в упрощенной комплектации;

— для дозаправки на планете-цели или астероиде применяется модернизированный мобильный напланетный горнодобывающий комбайн (НГДК) НИИ геохимии им. Вернадского;

— используются общие технологии и конструктивные решения, позволяющие снизить облучение и обеспечивающие непревышение безопасной дозы облучения экипажа в экспедиции;

— используются технологии сохранения работоспособности экипажа в экспедиции в открытом космосе, путем создания искусственной гравитации в полете, соответствующей марсианским условиям как предложено в работах [14 и 15] для всех вариантов.

Экспедиция на Марс с минимальными затратами топлива при использовании технологии раскрутки/скрутки, иллюстрируется на рис. 10.

Рис. 10. Схема перелета к Марсу [11, 21]

Расчеты проведены в предположении, что компетентные разработчики «Скайлона» и «Короны» правильно оценили характеристики своих МРН для участка выведения на ИСЗ. Стартовую массу ковчега с орбиты Земли, примем 500 тонн как для ковчега типа «МГ-19», полученные в работах [21-22].

Оценки, приведенные ниже в таблицах, показывают, что ковчеги рассматриваемого класса, после дозаправки на опорной орбите до полных баков, могут совершить экспедицию на Луну, облет Марса и Венеры, а с дозаправкой на орбите планеты-цели или на поверхности планеты-цели, может реализовать экспедицию с посадкой на Марсе и возвращением на Землю.

Посадка ковчегов на неподготовленную планету рассматривается с использованием технологий, уже освоенных на Луне и Марсе для автоматических КА и примененных Илоном Маском на крупногабаритных ступенях на Земле.

Включаемый в состав груза основного ковчега или дублера-спасателя напланетный горнодобывающий комбайн (НГДК) НИИ геохимии им. Вернадского, используется для добычи из местного сырья необходимых расходных материалов: воды и топлива, например, общеизвестными методами дробления на наночастицы и возгонки составляющих веществ, массспектрометрическое, магнитное или центробежное, гравитационное разделение смесей на составляющие компоненты. НГДК может быть запитан от бортовой БЯЭС.

Не будем загромождать доклад сложными системами уравнений. Используем знаменитую формулу Циолковского, а значения характеристических скоростей примем с учетом гравитационных потерь в полете на микротяге примем в соответствии с работой [11].

где V_хар – импульс скорости (характеристическая скорость),

W_ист – скорость истечения газов из сопла

где I_уд – удельный импульс,

g – ускорение свободного падения на Земле.

Масса аппарата после импульса также ищется с помощью формулы Циолковского:                    

Расход топлива ММНБ (М_р) найдем по формуле:

Где М₀ – начальная масса аппарата,

М_к – масса аппарата после импульса.

В таблицах 2 и 3 тяги и массы топлива даны для посадочного двигателя с удельным импульсом 440 — 470с.

Многократное погружение в атмосферу с маневрированием в район посадки и аэродинамическое торможение планера позволят снизить скорость с орбитальной, — для Марса около 3500 м/с (для Луны – 1000 м/с), до 1000 м/с и эту оставшуюся скорость ~ 1000 м/с, мы погасим либо хвостом вперед на ЯРД (импульс, учитывая кратковременность работы до 900 с) или на установленных посадочных ЖРД со средним импульсом до 470 с. Технология гашения скорости путем многократного погружения в атмосферу Марса сближают расходные посадочные характеристики для экспедиций на Луну и Марс.

Разворот ковчега (не обязательно), левитацию для выбора площадки и посадку мы осуществляем на 5-ти камерах многокамерного ЖРД или мульти-сопле ЯРД.

Можно рассмотреть  многозвенную конструкцию амортизаторов шасси (паукообразную) или эластичный обтюратор, обеспечивающий с газами ЖРД газовую подушку под крылом или несущим корпусом при посадке на Марс.

Главное в задаче не уйти в «минус», «израсходовав» сухую массу корабля (как предлагал в своих теоретических расчетах Ф. Цандер), что исключает возвращение. Сухая масса ковчега типа «МГ-19» 200-220 тонн, и для варианта ковчега с дополнительными ЖРД, естественно, ближе к 220 тоннам, полезный груз 30 тонн и топлива на посадку в первом приближении оставлено 30 тонн [21], поэтому минимальная масса на подлете к планете ковчега типа «МГ-19» около 280 тонн. Для Луны хватит, а для Марса, судя по расчетам, нужно вдвое больше топлива из-за маневрирования при многократном погружении в атмосферу. Конкретные значения возможных масс на всех участках полета, имеются в работе [11]. Для ковчега типа «Хотол» и «Корона», имеющих вдвое-втрое меньшую сухую массу, топлива на посадку соответственно нужно меньше.

Мы рассматриваем лишь качественную картину реализуемости концепций и решение весового уравнения существования ковчегов. Для этого достаточно оценки по Циолковскому, имя которого здесь не лишне упомянуть. Именно он автор плана освоения солнечной системы Человечеством столетней давности.

Баки ковчега объемом 1000 куб. м. для концепции на базе «Скайлона» позволяют заправить в них на орбите до 1000 тонн воды (или другого рабочего тела, например аргона). Для концепции на базе РН «Корона» объем баков превышает 2100 куб. м. Разлагая воду, с использованием электролиза посредством бортовой электростанции можно получать соответствующее количество кислородно-водородного топлива по мере необходимости, к моменту выдачи очередного импульса. Этот вариант может быть использован на ковчеге – дублере (заправщике), оставляемом на орбите в качестве орбитальной базы – заправочной станции, либо на напланетной базе – энергоблоке и заправочной станции, посаженной на Луну. Пополнение запасов воды на Луне и Марсе осуществим посредством НГДК.

Рассмотрим освоенные технологии вертикальной посадки КА изменяемой геометрии (трансформера). Эта технология, например при уникальном, единственном посещении планеты-цели, предполагает многопараметрическое зондирование и 3D картографирование поверхности планеты с орбиты или при лобовой посадке по мере подлета к цели и реактивное торможение ММНБ при сближении с планетой или астероидом ракетодинамическим или электродинамическим способом. Для причаливания к астероидам, для совместного полета или изменения их траектории, в этом случае, возможно также использование гарпуна с лебедкой.

Освоенная технология посадки на неподготовленную поверхность, например Марса, предусматривает [21]:

— сход с орбиты Марса, путем выдачи тормозного импульса с помощью многокамерного ЖРД,

— аэродинамическое торможение в атмосфере Марса до минимально-возможной скорости, путем аэродинамического маневрирования с переменным углом атаки, или многократного погружения в атмосферу,

— гашение остаточной скорости МЭКК с помощью ЖРД (РПД), выравнивание, зависание, левитация с выбором места посадки,

—  вертикальную посадку, аналогично самолетам вертикального взлета и посадки на РПД с подсосом местной атмосферы или на ЖРД, аналогично лунникам и марсианским посадочным модулям. рис. 11.

Рис. 11. а) вид на шасси и ЖРД снизу. и б) 3D модель объемов ковчега в разрезе

Затраты топлива или бортовых рабочих тел при такой посадке существенно зависят от гравитационных параметров планеты-цели, характеристик атмосферы и возможности накопления рабочего тела из атмосферы через воздухозаборники при многократном погружении в атмосферу.

Так для Марса эти затраты, за округлением, оценены в следующих таблицах 2 и 3 для ЖРД.

Воспользуемся учебно-исследовательским моделирующим стендом [6] для проведения баллистических и весовых оценок (табл. 2-5).

Таблица 2. Исходные данные для посадки на Марс.

Для Луны условия проще и не предусматривают аэродинамического торможения и других манипуляций с атмосферой, строка 2 таблицы 3.

Таблица 3. Вариант массовых затрат на ракетно-динамическую посадку на Марс с использованием ЯРД/ЖРД, т

Результаты математического моделирования баллистических и массовых характеристик  экспедиций на Луну приведены в таблице 4.

Таблица 4. Баллистические характеристики экспедиции на Луну [11,18,21]

Аналогичные расчеты проведены и для марсианской экспедиции, показавшие положительные результаты, приведенные в табл. 5.

Результаты оценок рассматриваемых концепций ковчегов приведенные в  таблицах 4 и 5, дают обнадеживающий результат реализуемости Лунной и Марсианской экспедиции на рассматриваемых моноблочных кораблях.

Из таблиц расчета Лунной  миссии видно, что, как и утверждалось в работе [21] одной дозаправки до полных баков на опорной орбите достаточно для реализации экспедиции на Луну с возвращением и доставкой грузов и туда и обратно в объеме 25-30 тонн. При этом возможен слив 25 тонн топлива в Лунное хранилище или хранилище на окололунной орбите, в качестве которого может служить модифицированный ковчегов.

Таблица 5. Баллистические характеристики экспедиции на Марс [11,18,21]

Приведенные расчетные данные иллюстрируют приемлемые для данного класса космических комплексов характеристики, обеспечивающие реализуемость посадки ковчега — мобильной моноблочной напланетной базы на Марс, так как остатки топлива при подлете к Марсу превышают потребные даже для ракетно-динамической посадки на «прожорливых» ЖРД  [11, 21].

В случае отказа от повторного включения ЯРД после выхода на ОИСЗ и последующем применении ЖРД, необходима дозаправка на Луне или окололунной орбите в объеме до 60 тонн (ковчег типа МГ-19) для возвращения на Землю.

Избытки топлива на начальном этапе освоения Луны, при отсутствии там космодрома, могут использоваться для вертикальной посадки и подлета на многосопловом  ЖРД после и перед запуском ЯРД. В последнем рейсе или при повреждении ковчега возможно переоборудование его на Луне в напланетную базу.

Оценим экономическую эффективность проектов в текущих ценах, табл. 6, с использованием наработок [3, 6, 7, 25].

Таблица 6. Экономическая эффективность вариантов ковчегов.

Из сравнения данных таблицы 6 с работой [22] видно, что моноблоки во всех вариантах экономически выгоднее экспедиционных комплексов модульного типа на основе применения многопусковых схем выведения их на одноразовых ракетах и сборки на орбите.

Выводы

1. Интерпретируя слова Воланда из «Мастера и Маргариты» М. Булгакова, понятно, что не только человек, но и все человечество не только смертно, но и неожиданно смертно, поэтому создание космических ковчегов и расселение людей на соседние небесные тела, по плану Циолковского, актуально. 

2. Проведенные исследования современных технологий показывают возможность решения задачи осуществления межпланетных экспедиций на моноблочных экспедиционных космических комплексах (ковчегах) не только на базе современных реакторов гигаваттного класса, но и на мегаваттных реакторах.

3. Расчеты Лунной миссии показывают, что, одной дозаправки ковчега до полных баков на опорной орбите достаточно для реализации экспедиции на Луну с возвращением и доставкой грузов и туда и обратно в объеме 25-30 тонн. При этом возможен слив 25 тонн топлива в Лунное хранилище или хранилище на окололунной орбите, в качестве которого может служить ковчег — модифицированная моноблочная мобильная напланетная или орбитальная база.

4. Небольшая сухая масса моноблоков типа МРН «Корона» позволяет в Лунной экспедиции использовать для нее быструю схему перелета на ЖРД.

5. Проведенный сравнительный анализ моноблочных экспедиционных комплексов (ковчегов) показал эффективность применения моноблоков с комбинированной ядерной энергоустановкой не только в качестве мобильной напланетной базы, но и для поддержания напланетной инфраструктуры.

Список литературы

1) Пилотируемая экспедиция на Марс. Под ред. Коротеева А.С. Москва-Королев. Российская академия космонавтики. 2006.

2) Антоненко С.В. и др. Искусственная среда обитания для освоения солнечной системы. Вестник Российской Академии наук, 2015, том 85, №10.

3) Денисов В.Д. Эффективность использования малого бизнеса для сохранения трудового коллектива госпредприятия в условиях кризиса. Труды 5-й международной экономической конференции. Москва, 2005 г.

4) Ю.О. Бахвалов, В.Д. Денисов, С.Е. Пугаченко, Перспективы внедрения новых технологий в пилотируемых космических комплексах // Труды 44-х Научных чтений памяти К.Э Циолковского. Калуга. 2009.

5) Кузьмин А.Р., Денисов В.Д. Егоров А.С, Меньшиков В.А. «ИКАР» система глобальной защиты Земли от случайных факторов космического пространства ближнего радиуса действия.// Труды симпозиума «Космос и глобальные проблемы человечества», Рига, 2010.

6) Бахвалов Ю.О., Денисов В.Д., и др. Учебно-исследовательский компьютерный стенд для моделирования ракетно-космических систем (УИКС). Свидетельство № 2011616220 от 19 мая 2011.

7) Денисов В.Д. На Марс на одноступенчатом корабле. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2012 г.

8) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Материалы для экспозиции Мясищева В.М. в краеведческом музее, г. Ефремов, 2013г.

9) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2013 г.

10) Денисов В.Д. Экспедиционный космический комплекс нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, Москва, 2013 г.

11) Денисов В.Д. Особенности космической баллистики экспедиционного космического комплекса нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, Москва, 2014 г.

12) Денисов В.Д. Через тернии к звездам. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2014 г.

13) Денисов В.Д. Экспедиционный космический комплекс нового поколения. Международный Российско-Американский научный журнал «Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем», Казань-Дайтона Бич, №1(38), т.19, 2014, 145-151.

14) Денисов В.Д., Ошкин А.Е. Проблемы радиационной безопасности экспедиций на космическом корабле с комбинированной ядерной двигательной установкой. Труды ХХХ1Х Академических чтений по космонавтике, г. Реутов, 2015, Секция 22 имени академика В.Н.Челомея.

15) Денисов В.Д., Ошкин А.Е. Искусственная гравитация на многоразовом атмосферно-космическом комплексе в межпланетной экспедиции. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2015 г.

16) Денисов В.Д., Пугаченко С.Е. и Михайлов И.В. Анализ эффективности применения развертываемых герметичных конструкций (РГК) в космосе. // Труды чтений, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2015.

17) Денисов В.Д  Моноблочный экспедиционный космический комплекс. Доклад на 50-х Научных чтениях памяти К.Э Циолковского. Калуга. 2015 г.

18) Денисов В.Д. Оценка возможностей моноблочных экспедиционных космических комплексов. Труды 40-х Академических чтений по космонавтике, г. Реутов, 2016, Секция 22 имени академика В.Н.Челомея.

19) Сайт mirah.ru «Вперед к космической цивилизации».

20) Денисов В.Д. Летательный аппарат на электромагните. // Труды XLIII общественно-научных чтений, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Королев, секция 3, 2016.

21) Денисов В.Д. Посадка моноблочной напланетной базы на Луну и Марс // Труды LI Чтений К.Э. Циолковского. Калуга, 2016.

22) Денисов В.Д. Моноблочный экспедиционный космический комплекс. // Труды секции 22 имени академика В.Н. Челомея 41-х Академических чтений по космонавтике, г. Реутов, 2017.

23) Денисов В.Д. Моноблочный экспедиционный космический комплекс. Питание космонавтов в многолетнем полете без поддержки с Земли.// Труды XLIII общественно-научных чтений, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Королев, секция 3, 2017.

24) Денисов В.Д. Концепция суборбитального самолета В.М. Мясищева «МГ-19» в современной истории России. // Труды LII Чтений К.Э. Циолковского, Калуга, 2017 и II Общественных Мясищевских чтений, Ефремов, 2017.

25) Денисов В.Д. «Варианты мобильной моноблочной напланетной базы для Луны и Марса». — доклад на Королевские чтения 2018 года.

26) Денисов В.Д. «Транспортно-энергетический модуль с использованием воды в качестве рабочего тела» // Труды 45-х Гагаринских чтений 2018.

27) Денисов В.Д. Предложения по использованию задела по составным частям транспортно-энергетического модуля для создания экспериментального многоцелевого космического аппарата. Труды Королевских чтения 2019, секция 22.

28) Денисов В.Д. «Оценка возможностей межпланетного транспортно-энергетического модуля при использовании в качестве бортовых ресурсов воды вместо ксенона». // Доклад на 53 Циолковских чтениях 2018, Калуга,

29) Денисов В.Д. Предложения по использованию задела по составным частям транспортно-энергетического модуля для создания экспериментального многоцелевого космического аппарата. Доклад на Королевских чтениях 2019.

30) Интернет-ресурс Проект «КОРОНА». https://koparev.livejournal.com/434733.html;

31) Интернет-ресурс MADV (Mars Ascent/Descent Vehicle): описание, характеристики   http://anyaero.com/aero/catalog/24547/

32) Интернет-ресурс Звездолет Циолковского 1911 года https://go.mail.ru/search_images?fm=1&q=%D0%B7%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B4%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82%20%D0%A6%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE&frm=web#urlhash=7311023443647347998;

33) Интернет-ресурс Звездолет, Материал из Викитеки — свободной библиотеки https://ru.wikisource.org/wiki/%D0%97%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B4%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82_(%D0%A6%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9);

34) Интернет-ресурс ТЭМ http://kosmolenta.com/index.php/new-tech/nuclear-proplusion-module;

35) Интернет-ресурс http://leonov-laboratory.blogspot.com/, Патент РФ 2184384

36). Денисов В.Д., «Способ осуществления межпланетной экспедиции и моноблочный экспедиционный космический комплекс», заявка на патент РФ № 2018129132 от 09.08.2018.

37). Денисов В.Д., Патент РФ № 2728180, «Способ разгона на заданную межпланетную орбиту и многоразовый транспортно-энергетический модуль», заявка № 2018129983 от 17.08.2018.

38). Денисов В.Д., Патент РФ № 2736982, «Многоцелевой трансформируемый гермоотсек»,  по заявке № 2019122043 от 12.07.2019.

39). Денисов В.Д., Патент РФ № 2729748, «Станция орбитальная заправочная криогенная», по  заявке № 2019125475 от 12.08.2019.

Владимир Денисов — советский ученый и изобретатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь, и проголосуйте за меня хоть копейкой, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах, пока я еще на Земле!

Реплика админа: Десятки лет идут работы, а результата все нет

Путин попросил «поторопиться» с созданием боевого космического комплекса РФ

В сентябре 2021 года Владимиру Путину презентовали эскиз первого ядерного буксира России с древнегреческим именем «Зевс». Основной задачей, буксира ставится доставка грузов к Луне и другим ближайшим планетам солнечной системы.

Задумка сделать подобное была еще во времена Советского Союза, и благодаря прошлым наработкам и новым технологиям, Россия сейчас может, сказать мы сможем. Работы по созданию буксира на ядерной тяге ведутся с 2010 года, где специалисты «Росатома» и «Роскосмоса» взяли на себя ответственность построить транспортно-энергетический модуль мега ватного класса. Данный буксир будет отличаться от иных ракет работающих на химических соединениях и уступать по скорости движения, однако та самая мега ватная установка даёт ему возможность иметь более усиленную тягу и увеличенный срок эксплуатации.

Двести дней полёта на Луну при условии доставки туда до десяти тонн груза, это конечно долго по сравнению с иными ракетами, тут выигрывается одно «но» он беспилотный, что даётся право этому проекту на развитие.

Тем более предназначение буксира «Зевс» будет отнюдь не гражданское, точней двойное, за что он будет находиться в ведении Минобороны РФ. За счёт своего длительного нахождения на орбите, Мин обороны РФ возлагает на буксир задачи системы ПВО. За счёт чего можно будет иметь возможность контролировать воздушное пространство в пределах 4 300 км. При учёте мощности установленной РЛС. Так же буксир станет помощником российского гиперзвукового оружия, координируя точное поражение заданной цели.

Далее, по словам разработчиков на него может быть установлено лазерное и электромагнитное вооружение. Тогда уже просто буксир станет настоящим охотником за вражескими спутниками. Поэтому Президент РФ попросил не останавливаться на достигнутом и воплотить в жизнь данный проект. #политика #армия #космос #ракеты #пво #владимир путин #сергей шойгу #война #оборона

https://zen.yandex.ru/media/newsone/putin-poprosil-potoropitsia-s-sozdaniem-boevogo-kosmicheskogo-kompleksa-rf-6159511859c77b56bfed36b8

Владимир Денисов — советский ученый и изобретатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь, и проголосуйте за меня хоть копейкой, хоть лайком, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах или поработать в Государственной Думе, пока я еще на Земле!

Россия планирует запустить атомный космический корабль, способный долететь от Луны до Юпитера

Ракета «Союз» стартует на Международную космическую станцию с космодрома Байконур в Казахстане 23 октября 2012 года.

Россия планирует отправить атомный космический корабль на Луну, затем на Венеру, затем на Юпитер.

Роскосмос, федеральное космическое агентство России, объявил, что его «космический буксир» — термин для космического корабля, который перевозит астронавтов или оборудование с одной орбиты на другую, — планируется запустить в межпланетную миссию в 2030 году.

Энергетический модуль космического корабля, названный «Зевс», предназначен для выработки энергии, достаточной для перемещения тяжелых грузов в глубоком космосе. По сути, это передвижная атомная электростанция.

Некоторые страны рассматривают подобную технологию как способ сократить время путешествий в космосе. Прямо сейчас космические корабли полагаются на солнечную энергию или гравитацию для ускорения. Но это означает, что астронавтам может потребоваться более трех лет, чтобы совершить кругосветное путешествие на Марс. По оценкам НАСА, ядерный космический корабль может сократить этот срок на год.

США надеются уже в 2027 году разместить на Луне атомную электростанцию-10 — киловаттный реактор, интегрированный с лунным спускаемым аппаратом. До сих пор, однако, НАСА отправило в космос только один ядерный реактор, на спутнике в 1965 году. Другие космические аппараты, такие как марсоходы Curiosity и Perseverance, также имеют ядерную энергию, но они не используют реактор.

Россия тем временем запустила в космос более 30 реакторов. Это модуль «Зевс» будет продвигать эти усилия, используя 500-киловаттный ядерный реактор для перемещения с одной планеты на другую, сообщает российское государственное информационное агентство Sputnik.

План миссии требует, чтобы космический аппарат сначала приблизился к Луне, а затем направился к Венере, где он может использовать гравитацию планеты, чтобы изменить направление движения к своему конечному пункту назначения-Юпитеру. Это поможет сохранить топливо.

По словам исполнительного директора Роскосмоса по долгосрочным программам и науке Александра Блошенко, вся миссия продлится 50 месяцев (чуть более четырех лет). Во время презентации в Москве Блошенко заявил, что Роскосмос и Российская академия наук все еще работают над расчетом баллистики полета, или траектории, а также количества веса, который он может нести.

Миссия может в конечном итоге стать предвестником нового рубежа российского космического полета: Sputnik сообщил, что Россия разрабатывает космическую станцию, использующую ту же ядерную технологию.

https://zen.yandex.ru/media/s_umom/rossiia-planiruet-zapustit-atomnyi-kosmicheskii-korabl-sposobnyi-doletet-ot-luny-do-iupitera-60d02d21344ba663b148b0e2?&utm_campaign=dbr

Владимир Денисов — советский ученый и изобретатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь, и проголосуйте за меня хоть копейкой, хоть лайком, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах или поработать в Государственной Думе, пока я еще на Земле!

Проект 10403.891: Советская межзвездная экспедиция «Астра»

2 июля6,8 тыс. прочитали2,5 мин.

Проект «Астра»

Масштаб проекта “Астра” поражает своей смелостью и выглядит как фантазия автора научно-фантастического романа. Однако в его серьезности намерений не приходится сомневаться, так как советское руководство — это не те люди, которые склонны шутить, ставя задачи на государственном уровне. О программе известно крайне мало, так как она не выходила дальше узкого круга инженеров, которые серьезно занимались его разработкой, однако крупицы информации все-таки просочились.

Предпосылками к созданию проекта 10403.891 послужили успехи астрономов в 1983 году, которые смогли просчитать траектории экзопланет. Таким образом, можно было предположить и их открытие в ближайшем будущем.

ЭКЗОПЛАНЕ́ТЫ (от эк­зо… и пла­не­ты) (вне­сол­неч­ные пла­не­ты), пла­не­ты, при­над­ле­жа­щие не Сол­неч­ной пла­нет­ной сис­те­ме. Час­то к Э. от­но­сят так­же сво­бод­ные пла­не­ты, не свя­зан­ные с кон­крет­ной звез­дой. К сер. 2017 под­твер­жде­но су­ще­ст­во­ва­ние ок. 3600 Э., в осн. у звёзд око­ло­сол­неч­ной ок­ре­ст­но­сти Га­лак­ти­ки, но за­ре­ги­ст­ри­ро­вать изо­бра­же­ния по­ка уда­лось ме­нее чем 100 из них.

Большая российская энциклопедия

НПО «Астра» получило конструкторское задание проработать дизайн космического корабля, который сможет доставить многочисленный экипаж и все необходимое для колонизации планеты вне Солнечной системы. О немедленной реализации речь не шла — делалась ставка на будущее. Советский Союз проиграл лунную гонку, поэтому определенный задел в создании звездолетов мог бы помочь получить преимущество перед конкурентами, когда подойдет время реальных межпланетных полетов.

Колония на экзопланете глазами художника

Спецификация проекта 10403.891:

• Космическая система должна обеспечить возможность достичь звезд в радиусе не менее 10 световых лет.
• Время полета ограничено промежутком 100-200 лет.
• Экипаж составляет порядка 100 человек.
• Возвращение на Землю не предусмотрено, так как стояла цель — основание поселения на планете пригодной к жизни.
• Проект должен использовать существующие технологии или перспективные, которые имеют реальный шанс на реализацию.

Следует подчеркнуть, что в основе проекта лежит использование принципа “технической реальности”. Это отличает его от других программ. которые граничили с фантастикой.

Схема проекта была определена в записке от 22 июля 1985 года:

…корабль…собирается на орбите из отдельных деталей, выводимых тяжелыми ракетами носителями. Предполагается поддержание нормального функционирования человеческого коллектива на протяжении всего пути до 100 лет. (имеется нехватка информации по социологическим и культурным исследованиям в такой области)…

…Корабль ядерно-импульсный, с магнитным отражением продуктов подрыва. Торможение магнитным парусом (см. Forward, R. L., «Roundtrip Interstellar Travel Using Laser-Pushed Lightsails»)…

Н.П. Баргушин

Принцип действия импульсного термоядерного двигателя

Проект основан на использовании для разгона ядерных зарядов, которые подрывались на расстоянии 2-5 км, а продукты реакции отражались мощным магнитным полем. На корме предполагалось установить на ажурных фермах гигантское кольцо из сверхпроводника диаметром 5-10 км, которое создает магнитное поле нужной конфигурации. Для его стабилизации использовалось вращение. Каждые 0,2-0,5 с должен происходить подрыв ядерного заряда мощностью 20-100 килотонн с образованием плазмы, которая отражается и отбрасывается магнитным полем как реактивная струя. Торможение происходило с помощью магнитного паруса, который улавливает поток частиц, излучаемых звездой.

Ядерный звездолет «Астра» движется в созвездие Льва к звезде Росс 128

Проект весьма необычный и в то же время при определенных условиях вполне реальный.

Если подробности программы “Астра” интересны, пишите. Продолжение следует…

https://zen.yandex.ru/media/makxcc/proekt-10403891-sovetskaia-mejzvezdnaia-ekspediciia-astra-60ddbfd9526c5a7daba2ae3f?&utm_campaign=dbr

Владимир Денисов — советский ученый и изобретатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь на сайте и становитесь участниками проекта и проголосуйте за меня хоть копейкой, хоть лайком, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах или поработать в Государственной Думе, пока я еще на Земле!

Разумные! Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии развития цивилизации на моем сайте mirah.ru
С 2004 года выступаю на международных научных конференциях опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. Пятый год бьюсь на своем собственном сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Земли и человечества.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина — в России?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.

Страница от 16 июня 2016 года «ЧЕРЕЗ ТЕРНИИ К ЗВЕЗДАМ» продублирована в номерной записи на ленте

Смолоду я имел желание стать космонавтом, а затем Генеральным конструктором космических кораблей. Прочитав о династии Туполевых, я решил самостоятельно пройти по всем ключевым подразделениям КБ «Салют», в которое я был распределен после окончания МАСТ в 1966 году. Я работал слесарем в механическом цехе, технологом в сборочном цехе, конструктором корпусного КБ, экспертом в базовом патентном отделе, компоновщиком в проектном отделе, экономистом отдела технико-экономического анализа, ведущим конструктором дирекции международных программ МКС и ККСЗ, и начальником сектора эффективности пилотируемых космических комплексов. В каждом из этих подразделений мною выполнялись интересные сложные работы с талантливыми коллегами.

В КБ «Салют» я увлекся изобретательством и защитил на имя КБ «Салют» 50 авторских свидетельств и один патент. 5 моих изобретений внедрены на основных изделиях разработки КБ «Салют» и эксплуатировались на РН «Протон», «Метеорит», станциях «Салют», «Мир» и МКС и на криогенном разгонном блоке для Индии.

Параллельно я учился и закончил МАТИ, институт патентоведения, университет марксизма-ленинизма, ФПК МАИ, аспирантуру ЦКБМ, защитил успешно кандидатскую диссертацию, которая была почти докторская, но мне не хватило настойчивости, чтобы защищать ее как докторскую.

После окончания аспирантуры я уделял достаточно много времени подготовке специалистов для КБ, по совместительству преподавая в отделе технического обучения. Генеральный конструктор Медведев А.А. пригласил меня преподавать в качестве доцента на его кафедре «Спутники и разгонные блоки» в МАТИ им. К.Э. Циолковского. Здесь я читал курсы: «Современные проблемы науки, техники и технологии», «Коммерциализация интеллектуальной собственности» и «Экономика машиностроительного предприятия».

Проект экспедиционного космического комплекса нового поколения родился в КБ «Салют» в 80-е годы прошлого века в рамках НИР «Барьер». Профессор Карраск В.К., к которому я обращался как к кандидату в научные руководители своей диссертации, взял в аспиранты Медведева А.А., так как занимался штангой и симпатизировал чемпиону мира по штанге Алексею Медведеву. В. Карраск познакомил меня со своим однокашником ктн Гурко О.В., рекомендовав меня ему в качестве аспиранта.

В то время я в свободное время увлекался магнитолетами и инерционными летательными аппаратами,
выступал с докладом на конференции молодых специалистов по этому направлению и получил авторские свидетельства на «Летательный аппарат на электромагните» и спускаемый аппарат на авторотации, однако проблема пребывания человека в сильных бортовых магнитных полях не была еще решена и я согласился переключиться на атомопланы.
Я открыл тематическую карточку на НИР «Барьер» и был назначен ведущим конструктором темы. В рамках НИР я руководил и сам разрабатывал компоновки и проектные материалы по нескольким направлениям создания многоразовых ракетно-космических систем в качестве советской альтернативы МТКС «Спейс Шаттл». Мы разработали турбореактивную ступень вертикального взлета и посадки «Турболет» для РКН «Протон», одноступенчатый многоразовый космический самолет на базе трехкомпонентного ЖРД и летательный космический аппарат типа МГ-19. Над системами и агрегатами этих перспективных аппаратов работала полусотня ведущих специалистов КБ «Салют», насчитывающего в то время с опытным заводом около шести тысяч работников. К работе был привлечен десяток специализированных смежников. Генеральный конструктор Полухин Д.А. одобрил и утвердил эти проекты, однако Правительство приняло решение
строить «Энергию-Буран».
Необходимо отметить, что благодаря оригинальному системному подходу при проектировании ЛКА МГ-19, и решению нескольких изобретательских задач, мне удалось впервые «завязать» аппарат со стартовой
массой 500 тонн (меньше, чем РН «Протон») и положительной величиной полезного груза на орбите Земли. Для решения поставленной задачи был создан моделирующий стенд для ЭВМ единой серии, на котором после
многочисленных расчетов баллистики, весового и экономического моделирования были получены решения обеспечивающие заданные ТТХ. На изобретения были получены 5 авторских свидетельств, комплексный метод и концепция ЛКА защищены мною в кандидатской диссертации. Полученные характеристики выложены специалистами ЭМЗ им. Мясищева В.М., в материалах, посвященных теме «Гурколет», МГ-19 и Гурко О.В. в Интернете. Мое имя нигде не упоминается.

«Хождения по мукам» доктора Гурко О.В.в попытках реализации корабля с его слов подробно описано в книге А. И. Зузульского «Впереди своего времени». Критические воспоминания об этом А. В. Брыкова выложены в его работе «Справедливость должна восторжествовать».

После принятия решения о закрытии темы «Энергия-Буран» многими Генеральными конструкторами принимались попытки разработки полностью многоразовых ракетно-транспортных систем. Эти работы из Госбюджета практически не финансировались.

Как уже упоминалось, разработка многоразового воздушно-космического летательного аппарата типа МГ-19 с комбинированной ядерной двигательной установкой, проводилась в 1982 году в КБ Генерального конструктора Полухина Дмитрия Алексеевича (филиал ЦКБМ).

Эта работа в объеме техпредложения проводилась в рамках НИР в качестве альтернативы проекту МТКС «Спейс Шаттл». Существует мнение, что проект прорабатывался поверхностно, однако это не так. К разработке
материалов проекта были привлечены десятки ведущих специалистов КБ и смежных предприятий.

Проработку наземного комплекса, зоны высвечивания, технологии подготовки ЛКА к запуску вели Олег Константинович Сидоркин, Сергей Михайлович Шатохин, Виктор Тимофеевич Горун с консультациями в КБОМ и КБ «Мотор».

Аэродинамические характеристики рассчитывали Леонард Николаевич Белорусов, Марк Давыдович Тарнопольский из КБ-2 Юрия Александровича Цурикова. Аэродинамические продувки моделей проводились в ВИКИ им Можайского, г. Ленинград и ЦАГИ г. Жуковский.

Расчеты траектории выведения ЛКА с помощью комбинированной двигательной установки выполнял Ганзен Николай Георгиевич из бригады Лукашева Станислава Георгиевича. Программы для расчета межорбитальных
маневров разрабатывала Татьяна Борисовна Ельцина, а для оптимизации траектории выведения – Мышенкова Надежда Георгиевна. В НИИ-4, в рамках кандидатской диссертации баллистику разгона на опорную орбиту рассчитывал Анатолий Гаврилов.

Программы для предварительной оптимизации траекторий и выбора проектных параметров разрабатывал автор. Вопросы теплозащиты ЛКА прорабатывал Сергей Агуреев, микрометеороидной защиты Евгений
Федорович Никишин, а длительного хранения топлива Станислав Николаевич Зайцев.

Весовые характеристики оценивали Инна Самоходкина, Владимир Волосатов, Евгений Владимирович Леонов. Автор проводил оптимизацию весовых характеристик в зависимости от принимаемых компоновочных решений, при этом было разработано 5 изобретений на имя филиала ЦКБМ. Одну из компоновок малоразмерного демонстратора ЛКА разработал Александр Алексеевич Медведев. В НИИ-4 весовые расчеты вел В. Гоготов.

Работы над выпуском отчета проводились в проектном отделе под руководством Геннадия Дмитриевича Дермичева, Виталия Андреевича Выродова, Михаила Карапетовича Мишетьяна и Владимира Михайловича Ушакова. Ответственным исполнителем НИР «Барьер» был автор статьи, Научным руководителем Владимир Константинович Карраск, научным консультантом от НИИ-4 Олег Викторович Гурко со своими аспирантами: Анатолием Гавриловым и Владимиром Гоготовым, назвавшими корабль летательный космический аппарат (ЛКА).

Вопросы жизнеобеспечения прорабатывала в НИИ-4 Пономарева Валентина Леонидовна, а от космонавтов проект поддерживал Герман Степанович Титов.

Рисунок 1. Летательный космический аппарат МГ-19 – прототип МЭКК.  Слева направо ряд участников проекта МГ-19: Мясищев В.М., Полухин Д.А., Карраск В.К. Медведев А.А., Пономарева В.Л., Титов Г.С., Гурко О.В, Дермичев Г.Д., Мишетьян М.К., Выродов В.А.,  Цуриков Ю.А., Лукашев С.Г., Ганзен Н.Г., Шатохин С.М., Денисов В.Д.

Проблемы создания ядерной комбинированной энергодвигательной установки решались совместно с ПНИТИ г. Подольск – научный руководитель Федик И.И. Комбинированный энергодвигательный модуль прорабатывало КБ Н.Д. Кузнецова.

Проработками характеристик гиперзвуковых ВРД занимался ЦИАМ, в котором ежемесячно проводились «семинары Черного». В качестве прототипов ТРД были приняты ТРД типа НК-25 и АЛ-31.

Проблемы, связанные с тем, что поработавший комбинированный ядерный двигатель, продолжает «светиться» более 500 лет, обусловили отказ от дальнейшей разработки ЛКА до решения вопросов его послеполетной дезактивации. К тому же из-за дороговизны многоразовой комбинированной ядерной двигательной установки, многоразовый корабль данного класса проигрывал одноразовым ракетам в решении задач обслуживания околоземных орбит.

Полученные в 80-х годах результаты легли в основу разработки автором Моноблочного экспедиционного атмосферно-космического комплекса нового поколения, называемого в работах [1, 2, 3, 4, 5] как МЭКК или МАКК. Эти работы выявляют новое направление в развитии космонавтики – моноблочные
космические комплексы. По мнению автора, к ним можно отнести, наряду с суборбитальным самолетом Мясищева М-19 и ЛКА МГ-19 (Россия), проекты «Х-33» и «Аспен» (США), «Хотол» и «Скайлон» (Великобритания). Дело в том, что совсем не обязательно отделять полезный груз этих кораблей на опорной орбите. Можно разместить груз, например на этажерке-транформере, размещенной под створками грузового отсека. Развернув целевое оборудование на орбите можно проводить необходимые исследования непосредственно с борта корабля, не спуская его с орбиты до выполнения задачи. При таком использовании моноблочный космический комплекс становится намного эффективнее [4].

В 2007 году параллельно с разработкой многоразовых вариантов КРК «Ангара» («Байкал», Бумеранг, МРКС) Генеральным конструктором Нестеровым В.Е. по просьбе Гурко О.В. были поручены проектные проработки современного состояния технологических решений в обеспечение создания ЛКА МГ-19. Работы проведены в кооперации с ведущими специалистами десятка предприятий из прибыли ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Я также участвовал в этой разработке.

В настоящее время в КБ «Салют» проводятся работы по воссозданию моделирующего стенда для комплексных расчетов и системных исследований ракетно-космических систем (РКС). На программно-вычислительный комплекс получено свидетельство. Мною разработаны в стенде модели РН, РБ, Орбитального самолета, технико-экономический блок и базы данных к ним.

Стенд пока не включает модели аппаратов типа МГ-19. Мною по личной инициативе, в рамках продолжения работ над докторской диссертацией получены новые результаты по экономической и экологической эффективности создания экспедиционных космических комплексов нового поколения, которые вызвали бурный интерес на Гагаринских и Королевских чтениях, отмеченный в журнале «Новости космонавтики» №3 за 2013 год.

Планируется публикация приоритетных материалов, с указанием дат разработки и имен участников, по мере появления подобных материалов в открытой печати.

В кратком докладе трудно рассказать о десятках замечательных людей, участвовавших в проекте. Добрые слова о перечисленных коллегах и краткие эпизоды из их жизни вы можете найти в воспоминаниях Кулаги Е.С., Бугайского В.Н., Перепелицкого Г.Н., Хазановича Г.А., в архивах газеты «Все для Родины» [10-16], в Интернет-ресурсе «Космический мемориал».

Литература

1) Денисов В.Д. На Марс на одноступенчатом корабле. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2012 г.

2) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Материалы для музея Мясищева В.М. в г. Ефремов, 2013 г.

3) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2013 г.

4) Денисов В.Д. Экспедиционный космический комплекс нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, 2013 г.

5) Денисов В.Д. Особенности космической баллистики экспедиционного космического комплекса нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, 2014 г.

6) История разработки многоразовой транспортно-космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл», интернет ресурс по материалам книг: «SPACE SHUTTLE: The History of Developing the National Space Transportation System», Dennis R.Jenkins, 1996 и «Мировая пилотируемая космонавтика: история, техника, люди», коллектив авторов под ред. Ю.М.Батурина, М.:РТСофт, 2005 — 752 с.:ил.

7) А.А. Брук, К.Г. Удалов, Иллюстрированная энциклопедия самолетов ЭМЗ им. В.М. Мясищева (т. 8, 9), АвикоПресс, 2005.

8) Бурдаков В.П. и Данилов Ю.И., Физические проблемы космической тяговой энергетики, М, Атомиздат, 1969.

9) Пилотируемая экспедиция на Марс. Под ред. А.С. Коротеева. Российская академия космонавтики им. К.Э Циолковского, 2006.

10) Все для Родины, Газета ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Архив.

11) Кулага Е.С. От самолетов к ракетам и космическим кораблям. М. Воздушный транспорт, 2001, 232 стр.

12) Бугайский В.Н. Эпизоды из жизни главного конструктора самолетов и ракетно-космических систем. М. «Транспечать».

13) Перепелицкий Г.Н. Проекты самолетов «60», «30» и «60М» , Научно-технические разработки ОКБ-23 – КБ «Салют», Выпуск 1, под ред. Ю.О.Бахвалова, М, «Воздушный транспорт, 2006.

14) Хазанович Г.А. Они трудились в КБ «Салют». Москва-Загорянка 2003-2012г.

15) Григорий Хазанович, Жизненный путь В.М.Мясищева, М. Газета ГКНПЦ им. М.В.Хруничева, «Все для Родины». №17, 10.09.2012.

16) Зузульский А. И. «Впереди своего времени» — М.: СИП РИА.-2000.

17) Интернет-ресурс «Космический мемориал».

Примечание автора: Текст и все ссылки на рисунки из работ списка трудов.

Владимир Денисов — советский ученый и изобретатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь на сайте и становитесь участниками проекта и проголосуйте за меня хоть копейкой, хоть лайком, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах или поработать в Государственной Думе, пока я еще на Земле!

Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.

А вот и один из докладов на международной конференции

Страница от 6 июля 2016 года «ИСКУССТВЕННАЯ ГРАВИТАЦИЯ НА МНОГОРАЗОВОМ АТМОСФЕРНО-КОСМИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ В МЕЖПЛАНЕТНОЙ ЭКСПЕДИЦИИ» продублирована в номерной записи на ленте

Денисов Владимир Дмитриевич, denisov-vd@mail.ru

Ошкин Алексей Евгеньевич, kerava312@mail.ru

На современном уровне техники, полет на Марс, облет Венеры и Марса по продолжительности превышают три года. В истории космонавтики такая продолжительность пассивных полетов человека в космосе еще не достигнута и жизнеспособность человека в такой экспедиции подвержена высокому риску.

Одной из проблем межпланетного полета человека является обеспечение минимально достаточных физических нагрузок на пассивном участке космического полета, обеспечивающих сохранение и поддержание биологических функций космонавта, в частности мышечного каркаса, вестибулярного аппарата и рефлекторно двигательных функций.

Известно несколько технологий, специального снаряжения и тренажеров, обеспечивающих минимально необходимые физические нагрузки на космонавта, поддерживающие его жизнеспособность в длительном полете в условиях невесомости, однако они не предотвращают у космонавта, вернувшегося на Землю, состояние инвалидности, требующей длительной реабилитации.

Радикальным способом предотвращения физической инвалидности космонавта в длительном полете является создание искусственной гравитации на борту пилотируемого космического корабля (ПКК). Простейшим способом обеспечения искусственной гравитации на ПКК является использование центробежных сил на вращающейся связке модулей [11-15].

Важными проблемами такой технологии являются обеспечение:

— безрасходных, по бортовой массе, способов раскрутки/остановки связки модулей,

— обеспечение параметров вращения, минимально достаточных для поддержания приемлемого уровня физического состояния космонавта в экспедиции.

В докладе рассмотрены варианты конструкции и весовые характеристики системы искусственной гравитации на многоразовом атмосферно-космическом комплексе в экспедиции на Марс или экспедиции облета Марса и Венеры.

История вопроса.

Более 50 лет победного шествия космонавтика поставила на повестку дня множество злободневных вопросов, связанных с освоением космоса, в том числе вопросы создания искусственной гравитации. Авторы ряда решений даже купили патенты на свои разработки [1-9]. Заглянув на форум [15] в Интернете мы увидим: «В космосе силы тяжести нет. Зато возможно создание центробежной силы. И чтобы создать на космическом корабле искусственную гравитацию, нужно часть космического корабля выполнить, например, в виде кольца движущегося вокруг своей оси. В этом случае на объекты, находящиеся внутри этого кольца (люди, стулья, столы) будет действовать центробежная сила, которая будет прижимать объекты к «полу». Объекты будут крутиться с кольцом относительно всей остальной вселенной. Внутри кольца космонавты замечать этого не будут, и не будут находиться в невесомости», несмотря на свободный полет корабля. В кольце космонавты будут ходить, как по Земле».

Рис. 1. Экспериментальный модуль МКС с искусственной гравитацией

В США предложена космическая станция со спальным отсеком тороидальной формы, вращающимся вокруг своей оси для обеспечения восстановления физического состояния космонавтов в длительном полете. [11].

У А. Казанцева в «Донкихотах вселенной» [10] описан межзвездный корабль в виде многокилометровой тросовой сцепки двигательного модуля и жилого модуля.

Проблема невесомости: Невесомость негативно влияет на организм человека. [11,12]. Так, одним из последствий ее воздействия является быстрое атрофирование мышц и последующее снижение всех физических показателей организма. На МКС для решения этой проблемы установлены специальные тренажеры и специальные костюмы (пингвин), регулирующие кровообращение, на которых космонавты занимаются по несколько часов в день. Но тренажеры — это же скучно, гораздо интереснее было бы создать искусственную гравитацию, не выматывающую космонавтов изнуряющими тренировками.

Одним из способов создания искусственной гравитации, который то и дело описывается в общеизвестных работах фантастов и ученых, является создание космический станции, которая бы вращалась вокруг своей оси («Звезда КЭЦ», «Солярис»). Такое вращение привело бы к тому, что на космонавтов или жителей станции постоянно оказывала бы влияние центробежная сила, которую они бы ощущали как гравитационную силу. Подобных проектов очень много, чтобы быстро получить представление о том, что же это за станции, можно почитать несколько небольших статей из Википедии: по искусственной гравитации – где ее предлагается создать за счет вращения [1-11].

Почему же эти решения, например, «Вращающаяся станция изнутри». Источник [13], не применяются на практике? Попробуем разобраться.

Идея искусственной гравитации за счет вращения основывается на принципе эквивалентности силы гравитации и силы инерции; который гласит: если инертная масса и гравитационная масса равны, то невозможно отличить, какая сила действует на тело — гравитационная или сила инерции. Простыми словами: если создать космический корабль, вращающийся вокруг своей оси, возникающая при этом центробежная сила будет «выталкивать» космонавта в сторону от центра вращения, и он сможет стоять на «полу». Чем быстрее будет вращаться корабль, и чем дальше от центра будет находится космонавт, тем сильнее будет искусственная гравитация. Сила «притяжения» F будет равна:

F = m*v²/r , где m — масса космонавта, v — линейная скорость космонавта, r — расстояние от центра вращения (радиус).

Линейная же скорость равна v = 2π*R/T, где Т — период одного оборота.

Соотношение между искусственной силой притяжения и скоростью вращения представляет собой ω²∙r = g, где ω – угловая скорость вращения, r — расстояние от центра вращения (радиус), g – перегрузка.

Посмотрим, с какими же проблемами могут столкнуться разработчики вращающейся станции.

Как видно, искусственная сила притяжения прямо зависит от расстояния от центра вращения и получается, что для небольших r сила гравитации будет значительно отличаться для головы и ног космонавта, что может сильно затруднить передвижение. Но к этому можно будет приспособиться.

Гораздо сложнее приспособиться к воздействию силы Кориолиса, которая будет возникать каждый раз, когда наш космонавт будет двигаться относительно направления вращения (Сила Кориолиса, Wikipedia). В условиях действия этой силы космонавта будет постоянно укачивать, а это не так уж и весело. Чтобы избавиться от этого эффекта, частота вращения станции должна быть менее двух оборотов в минуту и тут возникает еще одна проблема — при частоте вращения в два оборота в минуту для получения искусственной гравитации в 1g (как на Земле) радиус вращения должен быть равен 224 метрам. Представьте себе космическую станцию в виде цилиндра с диаметром равным почти полкилометра! Построить конечно можно, но будет очень сложно и очень-очень дорого.

Однако работы в этом направлении уже ведутся. Так в 2011 году НАСА предложило проект космической станции, один из модулей которой будет вращаться, обеспечивая искусственную гравитацию в 0,11-0,69g. Проект получил название «Наутилус-Х». Диаметр вращающегося модуля будет равен 9,1 либо 12 метров, а сам модуль будет служить спальным местом для 6 космонавтов.

Рис. 2. Орбитальная станция «Наутилус-Х»

Станцию планируется использовать как промежуточную базу для дальних космических перелетов. Одним из этапов осуществления проекта является тестирование вращающейся части на МКС, что обойдется НАСА в 150 миллионов долларов и три года работы. На постройку целой станции по проекту «Наутилус-Х» уйдет около 4 миллиардов долларов. [11]

В Интернете широко распространены различные связки модулей космических станций. Для снижения затрат топлива на раскрутку связок и даже на поддержание высоты орбит предлагается использовать поля различного рода, то есть опорное пространство космических полей. Например, в статье [14] предлагается способ снижения расхода бортовых ресурсов МКС. Указывается, что на современном уровне техники каждый космический корабль несет с собой все источники энергии: химическое ракетное топливо, батареи фотоэлементов или ядерные реакторы. Пополнение запасов энергии, путем доставки ее источников с Земли, весьма дорого. Например, для поддержания Международной космической станции (МКС) на орбите заданной высоты (360 км) в течение 10 лет требуется 77 тонн топлива. Если доставка на орбиту обходится минимум в $7 тыс. примерно за каждые 0,5 кг, то для поддержания орбитальных параметров МКС требуется $1,2 млрд. Если бы станция включала в себя электродинамическую связку (ЭДС), потребляющую 10% вырабатываемой на станции энергии, то для поддержания высоты орбиты потребовалось бы всего 17 тонн топлива [14]. А изменение угла наклона орбиты — операция, требующая большого расхода химического топлива, — стало бы менее энергоемким.

Связка представляет собой систему, в которой две массы соединены гибким тросом. Если трос-кабель проводит электрический ток, то конструкция становится электродинамической. В отличие от обычных систем, где с помощью химических или электрических тяговых двигателей осуществляется обмен импульсами между космическим кораблем и ракетным топливом, в ЭДС он происходит между космическим аппаратом и вращающейся планетой за счет магнитного поля. Связки давно интересовали энтузиастов космоса. Константин Циолковский и Артур Кларк рассматривали их как космические лифты, способные доставлять людей с поверхности Земли на орбиту. В середине 1960-х гг. прошли испытания 30-метровых связок, которые должны были создать силу притяжения для астронавтов. Позднее был проведен еще ряд экспериментов. Исследователи столкнулись с проблемой, связанной с высоким напряжением, воздействующим на ЭДС в условиях космоса. Пока не решена задача устойчивости связок и не найден метод гашения тех типов колебаний, к которым склонны ЭДС». В Японии правильно планируют применение связок-колесниц на орбите Луны, где нет атмосферы, а силы притяжения (нагрузки) в 6 раз меньше околоземных. (У луны нет магнитнго поля)

Рис. 3. Принцип действия ЭДС связки орбитальных модулей

Искусственная гравитация в межпланетной экспедиции.

Опираясь на известные разработки [1-23], можно предложить связать пару экспедиционных кораблей, направляющихся на Марс или для облета Марса и Венеры сцепкой в виде соленоида. Наличие ядерной электростанции на борту позволяет подавать знакопеременный ток в соленоид связки, превращая его в ротор относительно статора, в качестве которого используется Солнце (гелиомагнитное поле и порожденное им геомагнитное поле). Варианты устройства приведены на рисунках 3-7.

Рис. 4. Электромагнитная связка модулей орбитальной станции

Рис. 5. Тороидальная модель орбитальной станции на электромагнитах

Рис. 6. Электромагнитная связка двух МАКК экспедиционного комплекса

Рис. 7. Электромагнитная рамка на моноблочном МАКК

При скорости вращения 2 оборота в минуту, длина связки, обеспечивающей приближенную к марсианской искусственную гравитацию 0,4 g, должна составлять около 180 метров, что вполне приемлемо. Масса связки-соленоида в форме гармони может составить при этом 900 кг.

Рис. 8. Варианты выполнения электромагнитной связки в форме мехов «гармони».

Использование высокотемпературных сверхпроводников позволяет создать в компактных устройствах достаточно сильное магнитное поле для раскрутки и остановки экспедиционного комплекса. В научно-технической литературе известны также предложения по созданию на экспедиционном комплексе аналога геомагнитного поля для создания радиационных поясов вокруг комплекса и защиты экипажа от солнечного и галактического радиационного воздействия.

Наличие на корабле предлагаемого устройства искусственной гравитации позволяет экспериментально проверить также и электромагнитную систему радиационной защиты. Использование мощных электромагнитных бортовых систем на базе сверхпроводников позволит провести моделирование: различных конфигураций бортового магнитного поля и натурные испытания движителей на новых физических принципах, системы накопления рабочих тел из разбегающейся массы извергаемой непрерывным термоядерным взрывом Солнца, а также создание собственного защитного радиационного пояса космического комплекса.

Выводы

1.      Проведенные информационные и расчетно-теоретические исследования и математическое моделирование, показывают возможность реализации безрасходной системы искусственной гравитации на борту межпланетного космического комплекса.

2.      На межпланетном комплексе возможно создание искусственной гравитации, соответствующей марсианским условиям, что позволяет обеспечить работоспособность членов экспедиции на Марсе без дополнительных изнуряющих спортивных мероприятий.

Список литературы

1)         Космическая станция, патент РФ № 2116942

2)         Космический комплекс с наружным гравитационным приводом, патент РФ № 2115596

3)         Космический комплекс с внутренним гравитационным приводом, патент РФ № 2115595

4)         Ремонтно-строительный космический комплекс, патент РФ № 2128605

5)         Устройство для освоения Луны, патент РФ № 2129077

6)         Способ монтажа цилиндрического космического комплекса (варианты) , патент РФ № 2130877

7)         Система подачи топлива двигательной установки патент РФ № 2131385

8)         Космодром в космосе, патент РФ № 2131830

9)         Поселение в космосе, патент РФ № 2223204

10)     А. Казанцев, «Донкихоты вселенной»

11)     Интернет ресурс. Как создать в космосе искусственную гравитацию — Новости партнеров — sdnnet_ru.htm, http://www.astronomynow.com.

12)     Интернет ресурс Астрономия по-русски.mht.

13)     Интернет ресурс. Wikipedia Commons

14)     Интернет ресурс. Электродинамические связки ЭДС, искусственная гравитация и получение энергии в космосе.htm

15)     Интернет-сервис «Вопросы и ответы».

16)     Денисов В.Д. Устройство искусственной гравитации. Авторское свидетельство с приоритетом от 1975 года

17)     Денисов В.Д. Летательный аппарат на электромагните. Авторское свидетельство с приоритетом от 1975 года

18) Денисов В.Д. На Марс на одноступенчатом корабле. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2012 г.

19) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Материалы для экспозиции Мясищева В.М. в краеведческом музее г. Ефремов, 2013г.

20) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2013 г.

21) Денисов В.Д. Экспедиционный космический комплекс нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, 2013 г.

22) Денисов В.Д. Особенности космической баллистики экспедиционного космического комплекса нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, 2014 г.

23) Денисов В.Д. Через тернии к звездам. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2014 г.

24) В.Д.Денисов. Экспедиционный космический комплекс нового поколения. Международный Российско-Американский научный журнал «Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем», Казань-Дайтона Бич, №1(38), т.19, 2014, 145-151.

25) D.Denisov. Expeditionary space complex of new generation. International Russian-American Scientific Journal «Actual   problems of aviation and aerospace systems», Kazan-Daytona Beach, №1 (38), v.19, 2014, 152-157.

26) Электронный вариант статьи: http://www.kcn.ru/tat_en/science/ans/journals/rasj.html http://kpfu.ru/science/journals/rasj/apaas )

27) Денисов В.Д., Ошкин А.Е. Проблемы радиационной безопасности экспедиций на космическом корабле с комбинированной ядерной двигательной установкой. Труды ХХХ1Х Академических чтений по космонавтике, г. Реутов, 2015, Секция 22 имени академика В.Н.Челомея.

Владимир Денисов — советский ученый и изобретатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь на сайте и становитесь участниками проекта и проголосуйте за меня хоть копейкой, хоть лайком, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах или поработать в Государственной Думе, пока я еще на Земле!

Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.
А вот и один из опубликованных докладов (смотрите авторские рубрики сайта)

Страница от 11 июля 2016 года «ЭКСПЕДИЦИОННЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ»
продублирована в номерной записи на ленте

Денисов Владимир Дмитриевич, denisov-vd@mail.ru
КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.

Этот доклад подготовлен 110-й годовщине со дня рождения Генерального конструктора Владимира Михайловича Мясищева и 85-летию со дня рождения одного из научных руководителей прототипа этой темы – профессора, дтн,
Владимира Константиновича Карраска. Видное место в истории разработки данного направления занимает КБ «Салют» ГКНПЦ им М.В. Хруничева. [1, 2, 3, 11, 15].
Современные концепции создания Лунной орбитальной станции, Лунной базы, Марсианского экспедиционного комплекса, заложенные в космических программах ведущих стран, предполагают постройку многочисленных
одноразовых ракетно-космических средств, общей массой в заправленном состоянии около миллиона тонн и общей стоимостью около триллиона долларов. При этом все эти объекты будут разбросаны по поверхности планеты
и в околоземном пространстве в виде техногенного мусора и искусственных астероидов, которые будут обращаться вокруг Земли тысячи лет.
В отличие от расчлененных на одноразовые элементы, образующие техногенный космический мусор, современных РКС, предлагаемый экспедиционный космический комплекс нового поколения (ЭККНП) объединяет в себе функции космического корабля, орбитальной станции и
ракеты, в моноблоке, предназначенном для длительного существования человека в космосе без поддержки с Земли, с возможностью посадки на планеты, выполняя функции напланетной базы, затем с дозаправкой из
атмосферы планет и других ЭККНП запасами рабочих тел для взлета с планет, выполняя функции взлетного корабля, и полета к другой планете, выполняя функции межпланетного возвращаемого корабля, или возвращения на Землю,
выполняя функции возвращаемого аппарата [2]. То есть один ЭККНП заменяет шесть-восемь одноразовых космических комплексов.

Рисунок 1. Предлагаемый ЭККНП для лунной (или марсианской)
экспедиции в форме ракетоплана.

Для начала реализации проекта имеется значительный задел работ в авиации, практической космонавтике и атомной промышленности, показанный на рисунке 2.

Рисунок 2. Использование задела современных реализованных технологий для создания ЭККНП для лунной (или марсианской) экспедиции

Анализ задела современных реализованных технологий свидетельствует о том, что наша Цивилизация готова к созданию моноблочных атмосферно-космических экспедиционных комплексов. Ближайшим аналогом ЭККНП на
современном уровне технологии является проект многоцелевого летательного космического аппарата М-19, описанный на сайте ЭМЗ им. Мясищева В.М и на
сайте моего научного руководителя Гурко О.В. [1, 2, 3].
Повышение технологического уровня конструкции и дооснащение аппарата МГ-19 турбокомпрессорным и турбодетандерным контурами, средствами перелива криогенного топлива из одного корабля в другой,
безрасходной системой искусственной гравитации и электроядерной, например магнито-плазменной, ДУ позволяет применить его как экспедиционный одноступенчатый корабль для полета на Марс. На первом этапе предлагается
осуществлять дозаправку баков на околоземной орбите, а заправку баков аппарата для возвращения на Землю осуществлять из атмосферы Марса, а в дальнейшем из грунта планеты, например с использованием разработок
Института геохимии ианалитической химии им. В.И. Вернадского (РАН) [16].

Особенности межпланетной экспедиции с помощью ЭККНП.
Марсианская экспедиция с использованием предлагаемых ЭККНП, описана в работах [11,15] и имеет следующие особенности:
• Использование многопусковой схемы старта с Земли с дозаправкой ЭККНП на орбите Земли.
• Использование ЯРД для межорбитального перелета в краткосрочной пилотируемой экспедиции или ЭЯРД в беспилотной экспедиции, в частности в экспедициях облета Марса или Венеры без дозаправки у Марса или Венеры.
• Подготовка условий для пребывания человека на Марсе или Луне осуществляется с помощью роботов.
• ЭККНП первой беспилотной экспедиции остаются на Марсе и
переоборудуются в напланетную базу с использованием освободившихся объемов водородных баков (около 3000 куб. м. в каждом корабле) в качестве помещений базы и свободной мощности ЯЭУ (около 100 МВт при работе в замкнутом режиме) в качестве напланетного источника энергии.
• Свободные объемы баков ЭККНП используются также в качестве резервуаров для накопления рабочих тел для напланетной базы, возвращаемых комплексов и расходных ресурсов для функционирования базы, с использованием своих бортовых средств и доставленных роботов.
• Использование многопусковой схемы старта с Марса с дозаправкой ЭККНП на орбите Марса.
Экономическая эффективность ЭККНП и критика аналогов.
Для оценки эффективности технологии экспедиции с использованием космического комплекса нового поколения, сравним его с традиционными ракетно-космическими комплексами в решении сопоставимых задач создания лунной базы или осуществления марсианской экспедиции.
Рассмотрим создание лунной базы (ЛБ) традиционными средствами. База включает жилой модуль, исследовательский модуль, энергетический модуль, транспортные средства для перемещения по планете, запасы топлива, воды и пищи,
средства коммуникации с наземной инфраструктурой, спасательные средства.
Суммарная масса перечисленных средств с расходными материалами составит около 100 тонн.
Для доставки на Луну 100 тонн груза с Земли должны стартовать ракетно-космические комплексы общей массой около 500000 тонн. Примерно столько же должно стартовать для обслуживания базы в течение 20 лет. Учитывая, что каждый
килограмм РКК стоит около 1000 долларов, затраты на изготовление превысят 500 млрд. долларов. Стоимость наземной производственной, экспериментальной и
эксплуатирующей инфраструктуры и ее разработки составит еще около 40% этой суммы. См. таблицу сравнительных тактико-технических и экономических характеристик (ТТЭХ) вариантов реализации экспедиций.

Рассмотрим отправку экспедиции на Марс с помощью ракет. Известно, что современная концепция марсианского экспедиционного комплекса (МЭК) требует сборки на монтажной орбите высотой около 800 км МЭК массой 900 тонн. Для ее выведения потребуется старт с Земли около 90000 тонн РКК. Примерно столько же может потребовать дублер-спасатель. При этом затраты на изготовление составят 180
млрд. долларов и на создание и эксплуатацию инфраструктуры еще 40%.
Необходимо отметить, что как в лунной, так и в марсианской программе все эти сотни тысяч тонн дорогостоящих и экологически опасных элементов будут разбросаны на миллион квадратных километров поверхности планеты, сожжены в ее
атмосфере, создавая труднопрогнозируемую нагрузку на биосферу, а сотни тонн искусственных астероидов будут обращаться вокруг Земли сотни лет, мешая вылету
последующих кораблей и создавая кольцо отражателей солнечного тепла, которые, по моему мнению, вызовут таяние полярных льдов и погружение оттаивающих зон
вечной мерзлоты на дно морское, сокращая площадь территории нашей страны на миллион квадратных километров. Однако это задача для суперкомпьютеров.
Кроме того общеизвестно, что мировое сообщество развертывает МКС и эксплуатирует его более 15 лет и до сих пор развертывание МКС не завершено, а
масса на орбите составила всего лишь около 500 тонн, то есть вдвое меньше потребной для МЭК. Так сколько же лет мы планируем собирать МЭК традиционными методами?

Таблица. Сравнительные ТТЭХ вариантов реализации экспедиций

Учитывая высокую стоимость орбитальных ресурсов и ресурсов напланетных баз, нетрудно оценить коммерческий потенциал сдачи в аренду свободных объемов сравниваемых комплексов, котирующихся по 1 млн. долл. за кубометр в год и свободных ресурсов электроэнергии, оцениваемых по 2
тыс. долл. за кВт/час. на орбите Земли. Коммерческий потенциал бортовых ресурсов ЭККНП превышает триллион долларов в год, что может обеспечить его быструю окупаемость, см. таблицу сравнительных тактико-технических и
эксплуатационных (экономических) характеристик.
Экономические оценки показывают, что экспедиция на Марс с помощью ЭККНП может оказаться вдвое дешевле, чем на ракетах. К тому же, в отличие от ракетного фейерверка, ЭККНП может быть использован многократно.
Технология самофинансирования проекта описана в работе [11].
Предлагаемый моноблочный космический комплекс выгодно отличается от традиционных, так как он полностью собирается и проверяется на Земле. Полагаю, что можно будет создать унифицированный ЭККНП, отличающийся лишь
вариантами комплектов целевого оборудования и перемещаемых грузов. Он может быть снаряжен и применен в качестве средства для удаления из плоскости эклиптики
опасных астероидов, угрожающих гибелью Цивилизации. В периоды паузы в пролетах астероидов ЭККНП будет использоваться для космических экспедиций или
в качестве дежурных околоземных и окололунных орбитальных станций, сменных связных и навигационных комплексов на геостационарной орбите, а также в качестве
лунной или марсианской базы. Он может быть использован для очистки геостационарной орбиты от отказавших КА связи и навигации и в качестве периодически обслуживаемого на Земле, навигационно-связного комплекса,
используемого также для контроля астероидной обстановки в космосе.
Таким образом, настоящий проект можно отнести к приоритетным направлениям развития науки, техники и технологий РФ и способен внести
наибольший вклад в безопасность страны, ускорение экономического роста и повышение конкурентоспособности российской техники [8].
В докладе показана техническая реализуемость проекта. Показано направление, под которое можно сориентировать движение отрасли, чтобы
сократить неэффективные издержки из-за топтания на месте и переоценки тупиковых боковых направлений. Использован системный подход к стратегическому планированию работ нацеленных на дальнюю цель.
В рамках короткого доклада трудно осветить столь масштабный проект, в рамках которого к настоящему времени десятками предприятий разработано более сотни томов проектных материалов и диссертаций. Об этом еще предстоит рассказать на исторических секциях научных чтений по космонавтике.

Список использованных сокращений

Литература

1) Иллюстрированная энциклопедия самолетов ЭМЗ им. В.М. Мясищева (т. 8, 9), Брук А.А., Удалов К.Г., АвикоПресс, 2005.
2) Интернет-сайт ЭМЗ им. Мясищева В.М.
3) Интернет сайт Гурко Олега Викторовича.
4) Пилотируемая экспедиция на Марс. Под ред. А.С. Коротеева. Российская академия космонавтики им. К.Э Циолковского, 2006.
5) Нестеров В.Е., Гурко О.В. и др. МГ-19. Инженерная записка. М. ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, 2009 г.
6) Бурдаков В.П. и Данилов Ю.И., Физические проблемы космической тяговой энергетики, М, Атомиздат, 1969.
7) Бурдаков В.П. и Зигель Ф.Ю. Физические основы космонавтики. Учебное пособие для авиационных ВУЗов, М., Атомиздат, 1975.
8) Межведомственный перечень приоритетных направлений развития науки, технологий и техники, критических технологий, реализуемых в ракетно-космической промышленности в интересах создания перспективных космических средств различного целевого назначения на 2008–2012 годы,
Москва, 2008, ФГУП ЦНИИМаш, утв. Роскосмосом и космическими войсками МО.
9) Бахвалов Ю.О., Денисов В.Д. и др. Прогнозирование влияния новых конструктивно-технологических решений на основные характеристики пилотируемых космических комплексов. Труды академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева. Секция 11, М. 2010
10) Григорий Хазанович, Жизненный путь В.М.Мясищева, М. Газета ГКНПЦ им. М.В.Хруничева, «Все для Родины». №17, 10.09.2012.
11) Денисов В.Д. На Марс на одноступенчатом корабле. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2012 г.
12) Киселев А.И., Медведев А.А., Меньшиков В.А. Космонавтика на рубеже тысячелетий. Итоги и перспективы. М.: Машиностроение – Полет, 2001.
13) Перепелицкий Г.Н. Проекты самолетов «60», «30» и «60М», Научно-технические разработки ОКБ-23 – КБ «Салют», Выпуск 1, под ред. Ю.О.Бахвалова, М, «Воздушный транспорт, 2006.
14) Бахвалов Ю.О., Денисов В.Д. и др. НТО по НИР «РКС Ракетостроение», М. КБ «Салют», 2009 г.
15) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Материалы для музея Мясищева В.М. в г. Ефремов.
16) Научно – технический отчет «Анализ состава и масс необходимого лунного оборудования по производству полезных веществ и компонентов топлива из лунных пород с целью минимизации грузопотока на трассах Земля-
Луна», НИР «ГЕОХИ-2011 (Освоение)», ГЕОХИ, 2011 г.

Владимир Денисов, ктн

«Сколько веревочке не виться, а кончику быть». Так может надо прекратить заниматься суицидом человечества, а заняться его самосохранением! Ведь у Землян огромные неиспользуемые трудовые ресурсы — триста миллионов безработных! А это главное богатство человечества, способное создавать новые богатства, технологии и знания. Лидеры и правители обучите и дайте задание разумным!

Владимир Денисов — советский ученый и изобретатель научит Россиян спастись от глобальной катастрофы и стать вечной космической цивилизацией, если русский мир захочет. Регистрируйтесь на сайте и становитесь участниками проекта и проголосуйте за меня хоть копейкой, хоть лайком, пригласите преподавать в технических ВУЗах и Университетах или поработать в Государственной Думе, пока я еще на Земле!

Почему-то русские не строят мои универсальные моноблочные космические корабли (УМКК), которые не требуют ракет, а строят космический и техногенный мусор, вовлекая еще и отсталые страны и отвлекая специалистов на вредную работу? А ведь я запатентовал и пишу и рассказываю о УМКК на международных научно-популярных конференциях десять лет подряд! К слову сказать — патенты выдаются только на промышленно реализуемые изобретения! Мало того, корабли могут быть оборудованы вариантами целевого оснащения и служить и кораблями спасателями и орбитальными станциями, и автоматическими связными, и навигационными, и метеорологическими, и дистанционного зондирования, и базами ретрансляторами телевидения и Интернета, периодически обслуживаемыми на Земле, Луне и Марсе!

Обращение автора сайта.

Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов — космических государств, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме

Мой общедоступный сайт является научно-популярным, образовательным для молодежи 16+
Здесь практически тезисы учебника (курса) по спасению Земли и человечества во Вселенной.
Курс включает:
1. записи-обоснования важности решения проблемы защиты Человечества от очередной гибели,
2. Патентные исследования уровня техники и технологий Человечества,
3. Авторские способы и устройства космических систем и моноблочных кораблей для создания космического генофонда на соседних небесных телах. (Изобретения запатентованы и защищены двумя дюжинами докладов на международных конференциях),
4. Критика сюицидного человечества и распыления ресурсов Земли и разумной материи.

Страница от 5 марта 2018 года «812. ИМПУЛЬСНЫЕ ЯРД» преобразована в запись в ленте патентных исследований

Не лей мне соль в реактор или не-импульсные ядерные ракетные двигатели

• Физика,
• Космонавтика

Идея бросать за корму атомные бомбы в проекте «Орион» оказалась слишком брутальной, но объемы энергии, которые дает реакция ядерного расщепления, не говоря уже о синтезе, крайне привлекательны для космонавтики. Поэтому было создано множество не-импульсных систем, избавленных от проблем с хранением сотен ядерных бомб на борту и циклопических амортизаторов. О них сегодня мы и поговорим.

Ядерная физика на пальцах

Что такое ядерная реакция? Если объяснять очень просто, картина будет примерно следующая. Из школьной программы мы помним, что вещество состоит из молекул, молекулы из атомов, а атомы — из протонов, электронов и нейтронов (есть уровни ниже, но нам хватит и этого). Некоторые тяжелые атомы имеют интересное свойство — если в них попадает нейтрон, они распадаются на более легкие атомы и выпускают несколько нейтронов. Если эти выпущенные нейтроны попадут в находящиеся рядом другие тяжелые атомы, распад повторится, и мы получим цепную ядерную реакцию. Движение нейтронов с большой скоростью означает, что это движение превращается в тепло при замедлении нейтронов. Поэтому атомный реактор — это очень мощный нагреватель. Им можно кипятить воду, полученный пар направить на турбину, и получить атомную электростанцию. А можно нагревать водород и выбрасывать его наружу, получив ядерный реактивный двигатель. Из этой идеи родились первые двигатели — NERVA и РД-0410.

NERVA

История проекта

Формальное авторство (патент) на изобретение атомного ракетного двигателя принадлежит Ричарду Фейнману, согласно его же мемуарам «Вы, конечно же шутите, мистер Фейнман». Книга, кстати, всячески рекомендуется к прочтению. Лос-Аламосская лаборатория стала разрабатывать ядерные ракетные двигатели в 1952 году. В 1955 году Был начат проект Rover. На первом этапе проекта, KIWI, было построено 8 экспериментальных реакторов и с 1959 по 1964 год изучалась продувка рабочего тела сквозь активную зону реактора. Для временнОй привязки, проект «Орион» существовал с 1958 по 1965 год. У «Ровера» были второй и третий этапы, изучавшие реакторы большей мощности, но NERVA базировалась на Kiwi из-за планов первого испытательного пуска в космосе в 1964 году. Сроки постепенно съехали, и первый наземный пуск двигателя NERVA NRX/EST (EST — Engine System Test — тест двигательной системы) состоялся в 1966 году. Двигатель успешно проработал два часа, из которых 28 минут составила работа на полной тяге. Второй двигатель NERVA XE был запущен 28 раз и проработал в общей сложности 115 минут. Двигатель был признан пригодным для космической техники, а испытательный стед был готов к испытаниям новых собранных двигателей. Казалось, что NERVA ждет блестящее будущее — полёт на Марс в 1978, постоянная база на Луне в 1981, орбитальные буксиры. Но успех проекта вызвал панику в Конгрессе — лунная программа оказалась очень дорогой для США, марсианская программа оказалась бы ещё дороже. В 1969 и 1970 годах финансирование космоса серьезно сокращалось — были отменены «Аполлоны»-18,19 и 20, и огромные объемы денег на марсианскую программу никто бы не стал выделять. В итоге работа по проекту велась без серьезной подпитки деньгами и в итоге он был закрыт в 1972 году.

Конструкция

Водород из бака поступал в реактор, нагревался там, и выбрасывался наружу, создавая реактивную тягу. Водород был выбран как рабочее тело потому, что у него легкие атомы, и их проще разогнать до большой скорости. Чем больше скорость реактивного выхлопа — тем эффективнее ракетный двигатель.
Отражатель нейтронов использовался для того, чтобы нейтроны возвращались обратно в реактор для поддержания цепной ядерной реакции.
Управляющие стержни использовались для управления реактором. Каждый такой стержень состоял из двух половин — отражателя и поглотителя нейтронов. Когда стержень поворачивался отражателем нейтронов, их поток в реакторе увеличивался и реактор повышал теплоотдачу. Когда стержень поворачивался поглотителем нейтронов, их поток в реакторе уменьшался, и реактор понижал теплоотдачу.
Водород также использовался для охлаждения сопла, а теплый водород от системы охлаждения сопла вращал турбонасос для подачи новых порций водорода.

Двигатель в работе. Водород поджигался специально на выходе из сопла во избежание угрозы взрыва, в космосе горения бы не было.

Двигатель NERVA создавал тягу 34 тонны, примерно в полтора раза меньше двигателя J-2, стоявшего на второй и третьей ступенях ракеты «Сатурн-V». Удельный импульс составлял 800-900 секунд, что было в два раза больше лучших двигателей на топливной паре «кислород-водород», но меньше ЭРД или двигателя «Ориона».

Немного о безопасности

Только что собранный и не запущенный ядерный реактор с новыми, ещё не работавшими топливными сборками достаточно чист. Уран ядовит, поэтому необходимо работать в перчатках, но не более. Никаких дистанционных манипуляторов, свинцовых стен и прочего не нужно. Вся излучающая грязь появляется уже после запуска реактора из-за разлетающихся нейтронов, «портящих» атомы корпуса, теплоносителя и т.п. Поэтому, в случае аварии ракеты с таким двигателем радиационное заражение атмосферы и поверхности было бы небольшим, и конечно же, было бы сильно меньше штатного старта «Ориона». В случае же успешного старта заражение было бы минимальным или вообще отсутствовало, потому что двигатель должен был бы запускаться в верхних слоях атмосферы или уже в космосе.

РД-0410

Советский двигатель РД-0410 имеет похожую историю. Идея двигателя родилась в конце 40-х годов среди пионеров ракетной и ядерной техники. Как и в проекте Rover первоначальной идеей была атомный воздушно-реактивный двигатель для первой ступени баллистической ракеты, затем разработка перешла в космическую отрасль. РД-0410 разрабатывался медленнее, отечественные разработчики увлеклись идеей газофазного ЯРД (об этом будет ниже). Проект был начат в 1966 году и продолжался до середины 80-х годов. В качестве цели для двигателя называлась миссия «Марс-94» — пилотируемый полёт на Марс в 1994 году.
Схема РД-0410 аналогична NERVA — водород проходит через сопло и отражатели, охлаждая их, подается в активную зону реактора, нагревается там и выбрасывается.
По своим характеристикам РД-0410 был лучше NERVA — температура активной зоны реактора составляла 3000 К вместо 2000 К у NERVA, а удельный импульс превышал 900 с. РД-0410 был легче и компактней NERVA и развивал тягу в десять раз меньше.

Испытания двигателя. Боковой факел слева внизу поджигает водород во избежание взрыва.

Развитие твердофазных ЯРД

Мы помним, что чем выше температура в реакторе, тем больше скорость истечения рабочего тела и тем выше удельный импульс двигателя. Что мешает повысить температуру в NERVA или РД-0410? Дело в том, что в обоих двигателях тепловыделяющие элементы находятся в твердом состоянии. Если повысить температуру, они расплавятся и вылетят наружу вместе с водородом. Поэтому для бОльших температур необходимо придумать какой-то другой способ осуществления цепной ядерной реакции.

Двигатель на солях ядерного топлива

В ядерной физике есть такое понятие как критическая масса. Вспомните цепную ядерную реакцию в начале поста. Если делящиеся атомы находятся очень близко друг к другу (например, их обжали давлением от специального взрыва), то получится атомный взрыв — очень много тепла в очень небольшие сроки. Если атомы обжаты не так плотно, но поток новых нейтронов от деления растет, получится тепловой взрыв. Обычный реактор в таких условиях выйдет из строя. А теперь представим, что мы берем водный раствор делящегося материала (например, солей урана) и подаем их непрерывно в камеру сгорания, обеспечивая там массу больше критической. Получится непрерывно горящая ядерная «свечка», тепло от которой разгоняет прореагировавшее ядерное топливо и воду.

Идея была предложена в 1991 году Робертом Зубриным и, по различным подсчетам, обещает удельный импульс от 1300 до 6700 с при тяге, измеряющейся тоннами. К сожалению, подобная схема имеет и недостатки:

• Сложность хранения топлива — необходимо избегать цепной реакции в баке, размещая топливо, например, в тонких трубках из поглотителя нейтронов, поэтому баки будут сложными, тяжелыми и дорогими.
• Большой расход ядерного топлива — дело в том, что КПД реакции (количество распавшихся/количество потраченных атомов) будет очень низким. Даже в атомной бомбе делящийся материал «сгорает» не полностью, тут же бОльшая часть ценного ядерного топлива будет выбрасываться впустую.
• Наземные тесты практически невозможны — выхлоп такого двигателя будет очень грязным, грязнее даже «Ориона».
• Есть некоторые вопросы насчет контроля ядерной реакции — не факт, что простая в словесном описании схема будет легкой в технической реализации.

Газофазные ЯРД

Следующая идея — а что, если мы создадим вихрь рабочего тела, в центре которого будет идти ядерная реакция? В этом случае высокая температура активной зоны не будет доходить до стенок, поглощаясь рабочим телом, и её можно будет поднять до десятков тысяч градусов. Так родилась идея газофазного ЯРД открытого цикла:

Газофазный ЯРД обещает удельный импульс до 3000-5000 секунд. В СССР был начат проект газофазного ЯРД (РД-600), но он не дошёл даже до стадии макета.
«Открытый цикл» означает, что ядерное топливо будет выбрасываться наружу, что, конечно, снижает КПД. Поэтому была придумана следующая идея, диалектически вернувшаяся к твердофазным ЯРД — давайте окружим область ядерной реакции достаточно термостойким веществом, которое будет пропускать излучаемое тепло. В качестве такого вещества предложили кварц, потому что при десятках тысяч градусов тепло передается излучением и материал контейнера должен быть прозрачным. Получился газофазный ЯРД закрытого цикла, или же «ядерная лампочка»:

В этом случае ограничением для температуры активной зоны будет термическая прочность оболочки «лампочки». Температура плавления кварца 1700 градусов Цельсия, с активным охлаждением температуру можно повысить, но, в любом случае, удельный импульс будет ниже открытой схемы (1300-1500 с), но ядерное топливо будет расходоваться экономней, и выхлоп будет чище.

Альтернативные проекты

Кроме развития твердофазных ЯРД есть и оригинальные проекты.

Двигатель на делящихся фрагментах

Идея этого двигателя заключается в отсутствии рабочего тела — им служит выбрасываемое отработанное ядерное топливо. В первом случае из делящихся материалов делаются подкритические диски, которые не запускают цепную реакцию сами по себе. Но если диск поместить в реакторную зону с отражателями нейтронов, запустится цепная реакция. А вращение диска и отсутствие рабочего тела приведет к тому, что распавшиеся высокоэнергетические атомы улетят в сопло, генерируя тягу, а не распавшиеся атомы останутся на диске и получат шанс при следующем обороте диска:

Ещё более интересная идея состоит в создании пылевой плазмы (вспомним «плазменный кристалл» на МКС) из делящихся материалов, в которой продукты распада наночастиц ядерного топлива ионизируются электрическим полем и выбрасываются наружу, создавая тягу:

Обещают фантастический удельный импульс в 1 000 000 секунд. Энтузиазм охлаждает тот факт, что разработка находится на уровне теоретических изысканий.

Двигатели на ядерном синтезе

В ещё более отдаленной перспективе создание двигателей на ядерном синтезе. В отличие от реакций распада ядер, где атомные реакторы были созданы почти одновременно с бомбой, термоядерные реакторы до сих пор не передвинулись из «завтра» в «сегодня» и использовать реакции синтеза можно только в стиле «Ориона» — бросаясь термоядерными бомбами.

Ядерная фотонная ракета

Теоретически можно разогреть активную зону до такой степени, что тягу можно будет создавать, отражая фотоны. Несмотря на отсутствие технических ограничений, подобные двигатели на текущем уровне технологии невыгодны — тяга будет слишком маленькой.

Радиоизотопная ракета

Вполне рабочим будет ракета, нагревающая рабочее тело от РИТЭГа. Но РИТЭГ выделяет сравнительно мало тепла, поэтому такой двигатель будет очень малоэффективным, хотя и очень простым.

Заключение

На текущем уровне технологии можно собрать твердотельный ЯРД в стиле NERVA или РД-0410 — технологии освоены. Но такой двигатель будет проигрывать связке «атомный реактор+ЭРД» по удельному импульсу, выигрывая по тяге. А более продвинутые варианты есть пока только на бумаге. Поэтому лично мне более перспективной кажется связка «реактор+ЭРД».

Источники информации

Главный источник информации — английская Википедия и ресурсы, указанные в ней как ссылки. Как ни парадоксально, но любопытные статьи по ЯРД есть на Традиции — твердофазный 2ЯРД и газофазный ЯРД.

Статья про двигатели на делящихся фрагментах и пылевой плазме.

https://geektimes.ru/post/227973/