Всего новостей: 2499594, выбрано 2 за 0.019 с.

Новости. Обзор СМИ  Рубрикатор поиска + личные списки

?
?
?  
главное   даты  № 

Добавлено за Сортировать по дате публикации  | источнику  | номеру 

отмечено 0 новостей:
Избранное
Списков нет

Раков Антон в отраслях: СМИ, ИТвсе
Раков Антон в отраслях: СМИ, ИТвсе
Россия > СМИ, ИТ > forbes.ru, 3 февраля 2018 > № 2483954 Антон Раков

Дом на Луне: жилье в космосе будут печатать на 3D-принтере

Антон Раков

Доцент кафедры Инновационного проектирования СамГТУ

Полет на Луну российских космонавтов планируется в 2030-2035 годах. Пока нет программы, не выделены деньги, но российские ученые уже сейчас анализируют, какие технологии пригодятся для колонизации

Россия пока осторожно прогнозирует свой полет в 2030-2035 годах, а ученые ИКИ РАН уже предлагают использовать спутник как научный полигон для масштабных астрономических и геофизических исследований. Но хватит ли современных технологий для относительно долговременных поселений?

В романе Роберта Хайнлайна «Луна — суровая хозяйка» спутник Земли застроен человеческими городами, населенными преступниками, которые уже не могут вернуться домой. Фантастика 1965 года сейчас кажется не менее футуристичной, чем в момент, когда книга только увидела свет. Как минимум, потому, что ни аналогов советских хрущевок, ни высотных микрорайонов там пока не появилось. Последняя высадка астронавтов на Луну состоялась 45 лет назад, и пока человечество не построило даже космодрома для прилунения летательных аппаратов.

Луна вызывает интерес прежде всего как стартовая площадка для полетов в космос из-за низкой гравитации. Надежда есть и на ресурсы, например, титан. Хотя по мнению многих экспертов, гелий-3 является единственным «ископаемым», чья доставка со спутника на Землю может быть экономически обоснована. Вот только гелий-3 в промышленных масштабах нам понадобится не ранее 2050 года, с условием, что состоится долгожданное создание термоядерных электростанций.

В сентябре этого года Россия вместе с США объявили о строительстве станции на окололунной орбите. Это первый из двух параллельных шагов, необходимых для освоения седьмого континента. Орбитальная база должна стать переходным мостом, который свяжет нашу планету и спутник, а в перспективе и Марс. Если помечтать, то следующий шаг — постепенная застройка самой Луны, которая должна быть готова к колонизационной миссии и к вояжам будущих космических туристов и частных компаний.

Резонным будет замечание о том, что Марс больше подходит на роль будущей колонизационной площадки. И все же у Луны есть ряд преимуществ, первое из которых — меньшее расстояние а значит сокращенное время полета. На спутнике можно отработать поведение во время экстренных и внештатных ситуаций. В случае опасности полет с Земли займет всего 3 дня, тогда как путешествие до Марса будет длиться 7 месяцев.

Как и в случае освоения континентов на родной планете, в будущих космических путешествиях колонизаторам придется использовать подручные материалы, а не везти жилые блоки для поселений отдельными грузовыми модулями.

Поэтому технологии, которые смогут помочь в строительстве на месте, одни из ключевых. Часто представления о внеземных «апартаментах» страдают от стереотипов, и даже именитые архитекторы предлагают селить людей в холмики, засыпанные грунтом. Но астронавт на Луне должен жить в условиях, максимально приближенных к нашему пониманию дома. Современные тенденции в архитектуре и строительстве зданий направлены на повышение энергоэффективности, и речь не только о материалах, но и о элементах конструкции, которые могут быть декоративными, но при этом выполнять дополнительные функции, например перераспределять нагрузку и снижать энергоэффективность. Архитектурные решения, позволяющие строить на самом спутнике, важны не меньше шаттлов и ракета-носителей.

Участие человека во внеземной стройке лучше свести исключительно к визуальному наблюдению. Мы уже писали о перспективных технологиях для производства строительных блоках: можно выделить проекты Solar sinter и D-Shape. Оба предполагают изготовление строительных блоков прямо на Луне, но для развертывания таких технологий на Луне необходим «десант». Если в первом проекте в основе лежит спекание грунта с помощью солнечного света, то во втором реализуется технология послойной печати из лунной пыли. Эти и другие исследования, проводимые на имитаторах лунной пыли показывают, что из реголита можно получить прочный строительный материал.

В нашем университете тоже разрабатываются аппараты, которые призваны облегчить строительство на Луне, в том числе 3d-принтеры для печати объектов из лунного грунта. Особенность нашей идеи состоит в том, чтобы отделить принтер (гелиолитограф) от манипулятора. Манипулятор-робот вместо астронавта будет собирать грунт для загрузки в гелиолитограф и перемещать уже готовые каменные детали. А принтер будет послойно спекать реголит отраженным и сфокусированным в точку солнечным светом.

Обычно указывают на недостаток верхних слоев иноземного грунта — они обладают повышенной радиоактивностью. Но на глубине 30 см процент радиоактивного гелия уже значительно ниже. А значит проблем с использованием реголита в качестве материала для «лунных кирпичей» нет.

По предполагаемой стройплощадке нужно перемещаться и это следующая технология, необходимая для колонизации — шагоходы, которые могут стать первым лунным пассажирским транспортом. Объекты научно-технологического наследия разбросаны по всей Луне: на поверхности спутника лежит около 50 объектов искусственного происхождения, включая «Аполлоны» и автоматические станции, которые могут быть использованы как ориентиры для будущих миссий. Тогда второй важный вопрос — прокладывание коммуникаций, в первую очередь, транспортных. Здесь на помощь могут прийти разработки подобные Lunar Truck, который разрабатывают инженеры из Космического центра Джонсона. «Лунный грузовик» — идейный наследник небольших роверов, которые использовались в 70-х во время трёх последних экспедиций Apollo.

В прошлом году говорили и о российских разработках — луноходах трех разных весовых категорий. Самый тяжелый из них будет оснащен радиоизотопным термоэлектрическим генератором, что позволит ему преодолевать до 400 километров маршрута. На сегодняшний день в российской Федеральной космической программе предусмотрено несколько миссий на естественный спутник — посадочного аппарата «Луна-25» (запуск в 2019), орбитального «Луна-26» (2021) и второго посадочного «Луна-27» с криогенной глубинной бурильной установкой (2021–2022). Автоматическая космическая станция «Луна 28» должна будет доставить грунт на Землю в 2024 году, и это пока последний запланированный проект.

Тем не менее насущной проблемой до появления орбитальной станции остается дистанция в 384 000 км, которую необходимо преодолеть человеку до Луны. Сейчас попросту отсутствуют функционирующие сверхтяжелые ракеты-носители. Что выглядит слегка парадоксальным: эти аппараты уже существовали в 60-е. На данный момент в США создается сверхтяжелая SLS, тогда как в России испытательные пуски планируются лишь в 2035 году. Ближайшим и самым многообещающим вариантом выглядит частный Falcon Heavy Илона Маска. Первый пуск должен состояться буквально на днях. На орбиту Марса под песню Дэвида Боуи Space Oddity отправится спортивный электрокар миллиардера.

Полет и последующая колонизация вряд ли смогут принести экономические преференции в ближайшем будущем. Даже добыча гелия-3 — это, скорее, план. Но лететь необходимо, ведь орбитальная станция и заселение спутника — важные отметки в истории науки и человечества, которые могут стать точкой отсчета будущей космической экспансии. Но сейчас рано говорить о будущих космодромах на Луне. Сперва требуется начать строительство и создать первый искусственный камень. Важно использовать именно местный (лунный) ресурс — это обеспечит запуск колонизации всего спутника. Так что лунная урбанизация должна начаться с малого: с кирпича.

Россия > СМИ, ИТ > forbes.ru, 3 февраля 2018 > № 2483954 Антон Раков


Россия. ПФО > СМИ, ИТ. Образование, наука > forbes.ru, 30 апреля 2017 > № 2158611 Антон Раков

Освоение Луны: от фантастических сценариев к реальным проектам

Антон Раков

Доцент кафедры Инновационного проектирования СамГТУ

Почему на Луне можно использовать строительные 3D-принтеры и как легализовать продажи лунных ресурсов и территорий

Интерес к Луне у людей зародился задолго до ее исследования. Первый прорыв был сделан после изобретения телескопа в начале XVII века. В 1651 году была составлена первая карта спутника. Как только люди поняли, что Луна – реальное физическое тело, до которого можно добраться, начали появляться идеи ее освоения.

Любая идея развивается синтетически — фантазия заимствует образы из культурного контекста. До начала космической эры, когда еще не было представления о реактивном движении, в качестве формы для межпланетных перелётов фантасты выбрали пушечный снаряд. Так на Луну отправлял своих героев Жюль Верн в романе «С Земли на Луну» и Фриц Ланг в фильме «Женщина на Луне». Технические решения, предполагаемые в XIX веке, не были воплощены, но сам факт полета фантасты предсказали верно. Интересно, что чем ближе идея к реализации, тем реалистичнее прототипы. В 1965 году Павел Клушанцев снял фильм, в котором программа полёта и морфология форм абсолютно идентичны американской программе «Apollo», реализованной четырьмя годами позже.

Сегодня уже не стоит вопрос о том, как долететь до Луны. Человечество перешло на следующий этап освоения спутника, на котором также действует принцип — от фантазии к реальным проектам.

Тактика освоения экстремальной среды

Освоение любой экстремальной среды имеет общий сценарий. У человечества уже есть опыт освоения надводной, подводной, полярной, пустынной, подземной и высокогорной сред. Сегодня в центре внимания — экспансия космоса, которая по характеру мало чем отличается от освоения Америки XV-XVI веков. Тактика складывается из трех этапов.

Первый — это осторожное изучение и использование уже имеющегося опыта и его пошаговое обновление. То есть до освоения любой среды, в том числе и космической, нужно провести ряд экспериментов.

Второй этап — закрепление в среде путем использования местных ресурсов и строительных материалов вместе с применением актуальных достижений науки и техники.

Третий этап — взаимодействие с осваиваемой средой, то есть обмен ресурсами.

Что касается Луны, то человечество именно сейчас переходит от первого ко второму этапу — созданию первых искусственных сооружений. Такие работы уже велись. Первая база на Луне проектировалась во время космического противостояния СССР и США. На тот момент проект был уже фактически полностью разработан группой специалистов под руководством академика Владимира Бармина и архитектора Игоря Козлова. Если бы не серия резких исторических трансформаций конца XX – начала XXI века, база на Луне уже могла бы быть построенной. На данном этапе программа колонизации отложена до 2025 года.

Однако у нас уже есть достаточно знаний, чтобы планировать долгосрочное присутствие экспедиций на поверхности искусственного спутника. С 1966 года существуют международные договорённости, которые регулируют правовые вопросы использования космического пространства, Луны, лунных ресурсов и других небесных тел. Опыт доставки грузов туда и обратно есть. По Луне ездили луноходы и ходили люди. К настоящему моменту составлена точная топографическая карта (LRO), то есть о геометрии поверхности мы знаем более чем достаточно. Не хватает только строительно-технологических экспериментов.

Строительство на Луне

Для перехода на второй этап освоения Луны нужно начать строительство. Тема постоянно действующей базы не утрачивает своей популярности. Есть фантастические идеи, как и в XIX веке, — например, сюжет, реализованный в фильме «Луна 2112» Дункана Джонса, о базе для переработки реголита (остаточный грунт, смесь пыли и скалистых пород — Forbes), построенной для одного специалиста и обслуживающего робота с заводом по клонированию людей. Есть вполне реализуемые. И НАСА, и Роскосмос разрабатывают свои проекты. Однако большинство предложений, сформулированных инженерами, на наш взгляд, находятся под влиянием стереотипов. Технические специалисты продолжают предлагать объекты, напоминающие орбитальные модули. Исключением является проект студии «Architecture and vision» с названием «MoonBaseTwo». Оригинальность предложения в том, что для защиты от микрометеоритов и радиации предлагается использовать мешки, которые привозятся с Земли и заполняются местным реголитом. На сегодня это один из самых реалистичных и современных проектов.

Однако любопытно то, что никто из новаторов не видит необходимости и значимости создания на Луне каменных экспериментальных монументов и защитных сооружений до постройки обитаемых станций. Мы решили заняться проблемой поиска строительного материала и технологией изготовления каменных объектов на Луне с разработкой соответствующего вида робототехники. Так появился проект (совместно с Владимиром Никитиным) был разработан проект «Технологии генной инженерии в сплавах для создания прототипа гелиолитографической лаборатории», сокращённо «Синтелит».

Одна из задач проекта — изготовить и испытать опытный образец автономного устройства для спекания сыпучих смесей (аналогичных лунному грунту) при помощи солнечного света, чтобы в земных условиях доказать возможность создания деталей для защитных каменных конструкций на Луне. В ходе работы предстоит адаптировать уже известную технологию трёхмерной печати для автономной работы в условиях Луны.

Известно немало 3D-принтеров различного назначения и конструкции. Стоит выделить проекты Маркуса Кайзера и Энрико Дини. Однако и у них есть особенности, которые затрудняют применение их на поверхности Луны. Аппарат Solar sinter, разработанный Маркусом Кайзером использует для спекания частиц песка солнечный свет, но требует постоянного ручного обслуживания. Маркус Кайзер оборудовал свой аппарат линзой Френнеля, которая всегда направлена на Солнце, но такой способ фокусировки приводит к потере мощности на восходе и закате Солнца в результате изменения угла падения сфокусированного луча.

Аппарат, разработанный Энрико Дини, тоже обслуживается вручную и, к тому же, использует воду для связывания сыпучей смеси, что затруднительно в условиях физического вакуума лунной среды.

В Самаре мы решили разработать устройство, которое бы идеально подходило для использования в условиях экстремальной среды. Оно должно состоять из двух основных модулей – «гелиолитографа» и «манипулятора». «Манипулятор» будет собирать грунт для загрузки в «гелиолиограф» и перемещать готовые каменные детали. А «гелиолитограф», используя усовершенствованную технологию трёхмерной печати, будет послойно спекать реголит отражённым и сфокусированным в точку солнечным светом.

Однако само изобретение лунного 3D-принтера — это не самоцель. Важна целостная концепция того, что и в какой последовательности должно происходить, чтобы реализовать Федеральную космическую программу и при этом существенно снизить расходы государства. Предстоящие эксперименты с изготовлением камней на Луне имеют как научный, так и коммерческий смысл. Есть несколько основных документов, регулирующих распределение ресурсов и территории Луны — это «Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела», принят резолюцией 2222 (XXI) Генеральной Ассамблеи от 19 декабря 1966 года и «Соглашение о деятельности государств на Луне и других небесных телах», который принят резолюцией 34/68 Генеральной Ассамблеи ООН от 5 декабря 1979 года. Они запрещают национализацию и присвоение лунных территорий и ресурсов, признают законным юрисдикцию и контроль государств-участников соглашения над доставленными людьми, оборудованием и сооружениями, разрешают использование ресурсов для поддержания жизнедеятельности, обязывают эти ресурсы справедливо распределять. Однако международные соглашения не запрещают продавать объекты, доставленные и произведённые на Луне. Продажа объектов не противоречит декларируемому принципу справедливого распределения ресурсов. Получается, искусственный камень на Луне – это инструмент легализации продаж лунных ресурсов и территорий. Переработка лунного реголита в камень (строительный блок) — технология, которая начинает процесс справедливого распределения ресурсов. «Справедливого» в данном случае означает «взаимовыгодного». Так что коммерческая деятельность на Луне не просто возможна, она неизбежна.

Россия. ПФО > СМИ, ИТ. Образование, наука > forbes.ru, 30 апреля 2017 > № 2158611 Антон Раков


Нашли ошибку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter