Запустим зонд на астероид?

    Давайте попробуем повлиять на Роскосмос продвинув интересный проект молодых российских ученых: космического аппарата для изучения астероидов. Надо всего лишь поставить подпись (ссылка тут и в конце поста. Через Facebook в два клика).

    image

    Наверное многие слышали о планах NASA захватить астероид, перетащить ближе к окололунной орбите, и исследовать в ходе пилотируемого полета. Еще есть у них планы попробовать сдвинуть астероид с его орбиты при помощи удара металлической болванкой. Изучение астероидов с пролетных траекторий различными аппаратами NASA и ESA, даже CNSA (Китаем) уже неоднократно осуществлялись. Японцы умудрились не просто долететь до астероида, но и захватить его грунт и вернуть на Землю. Про частников, которые собираются копать на астероидах драгметаллы тоже наверняка все слышали.

    В этом направлении освоения космоса ни СССР, ни России хвалиться нечем. Поэтому нынешний «крестовый поход на астероиды» объявленный в российских СМИ, после обнаружения потенциально опасного околоземного астероида 2013 TV135, выглядит по меньшей мере голословно.

    Зато, как оказалось, вдали от высоких кабинетов, Твиттера и телекамер журналистов, молодые ученые, инженеры и программисты НПО им. С.А. Лавочкина, Института космических исследований РАН, Института прикладной математики им. М. В. Келдыша уже два года занимаются разработкой автоматического космического аппарата для полета и изучения астероидов.



    Рабочее название астероидного зонда: МКА-ЭРДУ «Анапа» — малый космический аппарат с электроракетной двигательной установкой. Масса его предполагается около 400 кг, и лететь он должен при помощи стационарного плазменного двигателя. В принципе, схема аппарата позволяет его отправить хоть на Луну, хоть на астероиды, но Луна изучена намного лучше, а тема астероидов актуальна уже не первый год.

    Главное преимущество аппарата, и его отличие от других советских и российских межпланетных станций, указано в его названии — электроракетная двигательная установка. Благодаря этому он может обойтись без применения разгонного блока для вывода на межпланетную траекторию. Двигательная установка, малая масса зонда и габариты позволяют выводить его попутно, при запуске какого-либо другого аппарата на геостационарную орбиту.



    Для того чтобы покинуть земную орбиту и перейти на солнечную спутник затратит немало времени. Кроме этого, для разгона потребуется совершить как минимум один гравитационный маневр у Земли.

    Правда до недавно найденного астероида 2013 TV135, объявленного отечественными СМИ главной угрозой Земле, МКА-ЭРДУ не долетит — туда нужен зонд мощнее. Ранее, в рамках исследовательского проекта, ученые из Института космических исследований РАН, рассчитали траекторию «межпланетного бильярда» когда аппарат летит не прямиком на конечную цель своего маршрута — астероид Apophis,



    а по пути сближается с еще одним астероидом 2011 UK 10.



    Это одно из преимуществ, которое обеспечивается электроракетным двигателем. Таким же принципом развивается научная программа космического аппарата Dawn NASA: изучил Весту и теперь летит к карликовой планете Церера.

    Первый встречный астероид может изучаться на пролетной траектории, как, например, сделала это Rosetta с астероидом Steins:



    Или NEAR с Matilda:



    Конечная цель экспедиции — Apophis, создаст очень сложную задачу. Его размер — около 400 м. Массы такого астероида недостаточно, для создания сильного гравитационного поля поэтому выход на его орбиту потребует значительно больше усилий, времени и математики, чем, к примеру, выход на орбиту Луны. Не исключено, что придется попытаться несколько раз. NASA такое проделывало, но там целью был 30-километровй астероид Эрос. Возможно, придется поступать, как делало JAXA во время высадки на 300-метровый астероид Итокава — аппарат просто летел рядом.



    Отечественный опыт осуществления подобных операций относится только к полету автоматических межпланетных станций «Вега» в 1986 году. Но там сближение с кометой Галлея производилось на встречных курсах, и корректировки осуществлялись при поддержке 22-х астрономических учреждений СССР. Сейчас из научных кадров тех времен остались единицы, поэтому «экипажу» МКА-ЭРДУ придется учиться заново.

    Теперь подробнее об оборудовании, которое предполагается использовать на «Анапе».

    Основой космического аппарата должна стать платформа «Карат»:



    Платформу придется существенно доработать, поскольку на ней необходимо расположить оборудование, которое требует более мощной системы электроснабжения — прежде всего электроракетный двигатель.

    Тип и модель двигательной установки выбиралась из четырех вариантов: германского ионника RIT-10, двух калининградских плазменных (холловских) СПД-70, СПД-100 производства ОКБ «Факел» и плазменного КМ-60 Центра им. Келдыша. Анализ по массово-энергетическим характеристикам и ресурсу двигателя привел к выводу, что наиболее целесообразным является применение СПД-100. Немаловажным фактором стал ресурс двигателя в 9 тыс. часов и его летная практика. (Полагаю, что RIT-10 проигрывал еще по цене).



    Связь спутник сможет осуществлять при помощи узконаправленной рупорной антенны, которая должна обеспечить скорость передачи до 400 кб/с на расстоянии Луны. Основная научная программа пройдет намного дальше, поэтому, не исключено, что на дальних участках орбиты связь вообще будет прерываться или осуществляться по самому минимуму, необходимому для наблюдения за состоянием аппарата.

    МКА-ЭРДУ способен принять на борт 16 кг научной аппаратуры. Выбор приборов осуществлялся при участии специалистов ИКИ РАН.

    Для визуального исследования космических тел и картографирования, предполагается разместить на аппарате камеру высокого разрешения с режимом съемки в видимом диапазоне.

    Для изучения состава поверхности хорошо подходит инфракрасный спектрометр.


    Для примера спектрометр OMEGA автоматической межпланетной станции Mars Express.

    Наконец, для поиска радиоактивных элементов можно использовать гамма-спектрометр. Они себя хорошо показали при изучении Луны и других спутников и планет, поэтому стоит поискать и на астероидах. Вдруг найдется что-нибудь такое, что заинтересует будущих космических старателей, которые пока только к платине и воде на астероидах присматриваются?


    Для примера гамма-спектрометр Messenger

    В целом МКА-ЭРДУ «Анапа» получается простым и, при этом, весьма перспективным аппаратом. Строится, по большей части, из проверенных в космосе компонентов по модульной схеме. Конечно, запуск и успешная реализация его научной программы не обещает обогатить мировую науку каким-либо фундаментальными знаниями. Если, только, не попадется какой-нибудь совсем уж уникальный астероид. Опыт, предполагаемый в этой миссии, будет повторением того, что уже сделали зарубежные космические агенства, но это не повод не предпринять свой запуск. Собственно потому он и необходим — пора наверстывать упущенное. Особенно важно, что за эту программу взялись молодые ребята, которые, впоследствии, смогут отправить в межпланетные рейсы не один корабль.



    Если говорить о научно-технической новизне предполагаемой миссии, то я бы выделил несколько пунктов:

    1) МКА-ЭРДУ может стать первым межпланетным аппаратом Российской Федерации, осуществляющим научную программу дальше орбиты Луны;
    2) Первым для нашей страны (СССР и РФ), использующим электроракетную маршевую двигательную установку;
    3) Первым для нашей страны малым космическим аппаратом массой менее 500 кг, отправленным в межпланетный полет за пределы орбиты Луны;
    4) Первым для нашей страны, осуществляющим научную программу по исследованию астероидов с близкого расстояния.

    Кроме того реализация данного проекта снизит риски всех последующих, и более фундаментальных исследований, с использованием ЭРДУ, например Интергелиозонд:

    image

    Запуск МКА-ЭРДУ предполагается только к 2021 году. Такая медлительность объясняется тем, что, фактически, все работы ведутся в качестве хобби, т.е. в внерабочее время, почти на чистом энтузиазме. Сейчас инициативной группе выделили финансирование в размере 1 млн. рублей в год, но на эти деньги зонд не то, что не полетит, а его просто не собрать.

    Поэтому теперь самое главное, ради чего я собственно и заговорил об этой идее: если мы не постараемся — он вообще никуда не полетит. Скидываться не предлагаю, $70 млн. даже Planetary Resouces не соберет. Мы можем другое.
    Помните, как мы попросили Роскосмос немного порулить Электро-Л? То было при предыдущем начальнике Роскосмоса. Насколько отзывчив этот пока не понятно, но мы можем обратить его внимание на проект МКА-ЭРДУ, раз уж он сам заговорил про изучение астероидов.

    Для этого надо оставить свою подпись. Там можно без регистрации входить через Facebook. В мобильной версии, чтобы просмотреть текст письма, надо нажать "+" рядом с пунктом «Обзор».

    В прошлый раз хватило 1000 человек, чтобы пробудить душу в, казалось бы, закостеневшей космическо-бюрократической машине. Надеюсь и сейчас получится. Мы не требуем денег, мы просим рассмотреть возможность финансирования. Пусть профессионалы решают полетит или не полетит, мы лишь обратим внимание на проект, и выразим свой интерес.

    Никакого юридического веса наши подписи не будут иметь, но тут задача прежняя — показать, что в России есть энтузиасты космоса, которые хотят чтобы наши корабли бороздили не только околоземное пространство, но и всю Солнечную систему. Поэтому чем больше будет подписей, тем лучше.

    Поехали?

    P.S. Если у кого-то возникнет желание каким-либо образом поучаствовать в проекте, независимо от того дадут на него денег или нет, свяжитесь с пользователем sir_foxtrot это один из разработчиков.
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 27

      +1
      Куда делая 5ый пункт со второй картинки?
        +1
        Рядом с Землей посмотри. Очень бледный текст
          0
          О, вижу, с телефона не заметил сразу
          +3
          Да, спасибо, поправил.
          –4
          Узнаю старый добрый советский дизайн аппарата :) Там тоже было всё квадратное и железное.
            +3
            Не все ли равно, какой степени квадратности оно в космосе? Ему же атмосферу не проходить…
              +3
                +2
                Странно, тут ^ должен быть коммент про аэродинамичность аппаратов NASA, но его почему-то нет.
                image
                  +1
                  Кстати, а не известно, почему Спутник-1 выполнили в форме шара? Почему не конус, например?





                    +1
                    Если честно, не задумывался. Знаю, что блестящим его сделали чтобы заметен был. Думаю форма была выбрана исходя из соотношения максимального объема и минимальной площади.
                      0
                      >и минимальной площади.

                      Но зачем? Минимизировать вес корпуса разве что?
                        0
                        Хм, а может и шар потому же, почему и блестящий? Шар будет отражать под широким углом, а конус или куб — как повезёт.

                        форма была выбрана исходя из соотношения максимального объема и минимальной площади.
                        Там куб внутри.

                          +1
                          Кстати, Спутник-3 уже был пепелацевидный

                        +1
                        Все, кто работал в то время работал над спутником, позднее отмечали, что Королёв особое значение придавал эстетике первого космического аппарата: алюминиевая сфера была тщательнейшим образом отшлифована до чистого блеска и помещена, словно драгоценность, на ложе, обитое бархатом. Королёв провидчески предвидел, что «ПС-1» станет одним из символов ХХ века, появится на марках и медалях, на открытках и в памятниках, а потому добивался максимальной выразительности при элегантной простоте внешнего вида.

                        Взял отсюда
                    0
                    Ну не такой он уж и советский…
                    image
                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                      0
                      Я тоже хотел ткнуть носом. Но к сожалению не нашел фактов запуска КА дальше орбиты Луны с 1991… До этого да…
                      0
                      Массы такого астероида недостаточно, для создания сильного гравитационного поля поэтому выход на его орбиту потребует значительно больше усилий … Возможно, придется поступать, как делало JAXA во время высадки на 300-метровый астероид Итокава — аппарат просто летел рядом.

                      Гравитационное поле почти незаметно. В таких условиях «выйти на орбиту» и «просто лететь рядом» суть одно и то же, не?
                        0
                        Не одно. NASA выходило на орбиту Эроса, т.е. аппарат вращался вокруг астероида, а не Солнца. А вот Хаябуса уже летела рядом, оставаясь на гелиоцентрической орбите.
                          0
                          Мы же говорим не об Эросе, а об Апофисе. А для Апофиса первая космическая скорость в 100 раз меньше и составляет 9..13 см/с (его масса известна неточно). Такое медленное относительное движение можно назвать «летит рядом по орбите вокруг Солнца».

                          Хаябуса провёл вблизи Итокавы 2.5 месяца. Неужели относительная скорость не была достаточно малой, то есть не был осуществлён выход на орбиту? И, следовательно, приходилось регулярно подрабатывать двигателями, чтобы не удалиться от астероида?

                          Не верится. Нельзя ли подтверждающую ссылку?
                            0
                            Сначала он летел на высоте 20 км, потом 700 м. Потом сблизился, вплоть до столкновения, так что двигателями там пришлось поработать изрядно.
                            ria.ru/analytics/20100615/246503819.html
                              0
                              А позвольте всё прояснить ещё подробнее.

                              Совершив межпланетный перелёт, подлетаем к астероиду на высокой скорости. Желаем не пролететь мимо, но пребывать далее вблизи астероида. Есть три способа это сделать.

                              1. Снижаем скорость ниже второй космической, но не ниже первой космической, то есть выходим на орбиту.

                              2. Снижаем скорость ниже первой космической, то есть падаем на астероид. Чтобы таки не упасть, время от времени двигателями разгоняемся строго «вверх» (но менее чем до второй космической).

                              3. Имеем слишком мощный двигатель, неспособный выполнить короткое включение. Из-за этого не можем замедлиться. Приходится летать рядом с астероидом туда-сюда на скорости выше второй космической, регулярно включая двигатель, чтобы сменить направление на противоположное.

                              Если Хаябуса работал по варианту 3, тогда:

                              Вторая космическая скорость для Итокавы 20 см/с. Хаябуса держался в 20 км от астероида или ближе. Чтобы пересечь шар радиуса 20 км с такой скоростью требуется 56 часов. Значит за 2.5 месяца аппарат включал двигатели не менее 30 раз, чтобы просто удержаться вблизи астероида.

                              Но

                              В Википедии читаем, что Хаябуса имел двигатель ориентации с тягой 22 Н. Какая длительность работы двигателя требуется, чтобы снизить скорость, например, со второй космической до первой космической (14 см/c)? Масса аппарата 400 кг. Ответ: 1.1 с.

                              Таким образом, чтобы перейти к выгодному варианту 1 достаточно, чтобы двигатель ориентации умел выполнять включение не длительнее 1.1 с.

                              Совершенно невероятно, чтобы японцы этого не сделали.

                              Полагаю, следует удалить из Википедии вводящую в заблуждение фразу:

                              гравитация Итокавы была слишком слаба, чтобы удержаться на его орбите, поэтому корабль скорректировал свою орбиту вокруг Солнца, пока она не совпадёт с орбитой астероида.
                                0
                                Почему вы не рассматриваете вариант:

                                Снижаем скорость до скорости астероида и летим параллельным курсом?

                                И почему в своих расчетах вы взяли за основу данные двигателя ориентации, а не маршевого?

                                Предлагаю ничего не трогать, если вы не понимаете о чем идет речь.
                                  0
                                  Снижаем скорость до скорости астероида и летим параллельным курсом?

                                  Прошу уже вспомнить, наконец, школьную физику. Два тела, получившие нулевую скорость относительно друг друга, будут взаимно притягиваться и в итоге столкнутся. Вас послушать, так можно так же запустить космический аппарат вблизи Земли «летящий параллельным курсом вокруг Солнца». (Зачем тогда все спутники запускаются на орбиты вокруг Земли?)

                                  Вы пишете массу интересных статей. Спасибо. Целью было именно у Вас пробудить более ясное понимание механики космических перелётов. Ради качества Ваших статей. Боюсь, не преуспел.
                                    0
                                    Сила «взаимного притяжения» двух тел зависит от их массы. А если мы говорим о том, что астероид слишком маленький, то и масса его должна быть незначительна. Сближение, конечно будет, но этого создатели зонда и добивались.
                                      0
                                      Это вариант 2. Хорошо, пусть так.

                                      Масса астероида 3.5×1010 кг, расстояние 20 км. Какова длительность свободного падения? Ответ: 15 суток (грубо).

                                      Приходилось всё же иногда разгонять аппарат вверх. Быть может, авторы так и поступали. Но не лучше ли дать импульс вбок и оказаться на орбите? И так сэкономить горючее.

                                      Согласен, что вполне справедливо называть «летим рядом вокруг солнца» любой из этих трёх вариантов – вернее, все три вместе. Потому что первая и вторая космические скорости невелики. Аппарат легко переходит от падения к орбитальному полёту, затем к убегающему полёту, затем обратно к падению. Вероятно, такое происходило при каждой серии манёвров.

                                      Ошибкой же является говорить, что выход на орбиту и «летим рядом вокруг солнца» это разные состояния. Лучше сказать, что при малой гравитации движение по орбите медленное и аппарат можно считать просто висящим вблизи астероида.
                        0
                        -

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое