Космонавтика

В любой системе ориентации космического аппарата (КА) используется управление вращением — будь то для стабилизации телескопа, корректировки антенны, или наведения научного оборудования. Наиболее распространённые средства — это маховики (reaction wheels) и гиродины (CMG, control moment gyroscopes). Они создают момент силы, заставляя аппарат разворачиваться за счёт закона сохранения импульса.

Но есть проблема. При длительной работе маховики постепенно накапливают кинетический момент — они раскручиваются всё сильнее и достигают предела своих оборотов. Это состояние называется насыщением маховиков (wheel saturation). После этого они больше не могут создавать нужный управляющий момент. Достигают предела своих возможностей и гиродины, когда рамки их роторов поворачиваются на предельный угол 90 градусов. Это как если бы вы постоянно нажимали на тормоза автомобиля на длинном спуске — в какой-то момент они перегреются и перестанут эффективно работать. Так и здесь: систему нужно «перезагрузить» — сбросить накопленный момент.

Как сбрасывают момент сейчас?

Сейчас инженеры используют несколько подходов:

Больше всего вопросов вызывают мои фотографии транзита МКС, поэтому я решил написать пост с объяснением, как я их делаю.

Во-первых, я сверяюсь с transit-finder.com.

Это веб-ресурс, позволяющий ввести интервал времени, своё местоположение и на какое расстояние вы готовы отъехать от него. После ввода всех этих данных он покажет результаты ближайших транзитов. Я захожу на этот сайт каждую неделю и примерно за месяц готовлюсь к подходящим транзитам. Стоит учесть, что результаты могут меняться на основании обновлённых траекторий МКС, так что проверяйте их почаще.

Столетиями нас завораживает идея существования других миров и иной жизни. Экзопланеты, вращающиеся в других звёздных системах, в последние десятилетия стали объектами особого интереса. 

В 1584 году итальянский мыслитель Джордано Бруно выдвинул гипотезу о том, что Вселенная бесконечна, а звёзды в ней — это далёкие солнца с «бесчисленными мирами». В 1917 году Ван Маанен заметил первые признаки существования экзопланет, обнаружив первый загрязнённый белый карлик.

И вот Александр Вольщан и Дейл Фрайл в 1992 году подтвердили существование экзопланет.

«Мы все сделаны из звёздного вещества», — любил напоминать человечеству астроном Карл Саган. Взрывы сверхновых — акты катастрофического самоуничтожения «изношенных» звёзд определённого типа — тесно связаны с жизнью на Земле. Дело в том, что именно в них рождаются тяжёлые элементы, которые можно встретить во всей Вселенной. Большая часть железа в нашей крови, и серы в аминокислотах, возникла в звёздах, взорвавшихся миллиарды лет назад. Но обнаружена и ещё одна, совершенно неожиданная связь между сверхновыми и миром людей. Речь идёт о связи с технологиями, которые нужны для производства компьютерных микросхем, применяемых в современных смартфонах и в других электронных устройствах.

Эта связь проявилась несколько лет назад в череде бесед между мной, Джейсоном Стюартом и моим дедушкой Рудольфом Шульцем. Дедушка был страстным астрономом-любителем, который держал в прихожей, сразу у входа, большой телескоп-рефлектор, который он всегда готов был направить на небо. Когда я учился в старших классах, он подарил мне книгу Стивена Хокинга «Краткая история времени» (Bantam Books, 1988) и на всю жизнь зажёг во мне любовь к физике. Позднее астрономический взгляд на вещи моего дедушки оказался, по счастливой случайности, полезным в моей карьере, о чём я рассказал ему во время одного из наших астрономических вечеров у него дома, в предгорьях Тусона.

Чуть более 51 года назад с мыса Канаверал взлетела ракета с тремя астронавтами и космическим автомобилем. После трехдневного полёта на Луну двое астронавтов забрались в веретенообразный посадочный аппарат и совершили короткий спуск на поверхность, где ещё три дня собирали камни и дрифтовали на космическом автомобиле. Затем они вернулись в корабль, присоединились к своему коллеге на орбите и отбыли на Землю. Их капсула упала в южной части Тихого океана 19 декабря 1972 года. Эта миссия, «Аполлон-17», станет последней на сегодняшний момент, когда люди выходили за пределы низкой околоземной орбиты.

Если верить НАСА, в конце 2026 года американцы снова будут ходить по Луне. Эта миссия называется «Артемида-3», и её лунный сегмент очень похож на «Аполло-17» без космического корабля. Два астронавта высадятся на Луну, соберут камни, сделают сэлфи и примерно через неделю после посадки присоединятся к своим коллегам на орбите, чтобы вернуться на Землю.

Но если «Аполлон-17» стартовал на одной ракете и обошёлся в 3,3 миллиарда долларов (в пересчёте на доллары 2023 года), то первая посадка «Артемиды» предполагает десяток или два запусков тяжёлых ракет и стоит столько, что НАСА отказывается называть общее число (один ветеран бюджетирования НАСА оценивает её в 7-10 миллиардов долларов).[1] Одноразовый посадочный аппарат для этой миссии будет самым тяжёлым из когда-либо летавших космических аппаратов, и все же научный результат миссии — маленькая коробка камней — будет меньше, чем то, что прилетело домой на «Аполлоне-17». И весь план зависит от технологий, которые ещё не изобретены и станут надёжными и практичными в течение следующих восемнадцати месяцев.

Космический аппарат NASA Psyche столкнулся с препятствием на пути к металлическому астероиду.

«Такое случается, и именно поэтому мы встраиваем избыточность в наши миссии».

01.05.2025, Стивен Кларк, Ars Technica

Космический аппарат NASA Psyche, находящийся почти в 150 миллионах миль (240 млн км) от Земли на пути к неисследованному металлическому астероиду, прекратил работу двигателей после обнаружения неполадок в двигательной системе.

Во вторник NASA опубликовало обновление, в котором говорится, что роботизированный космический корабль отключил свои плазменные двигатели в начале этого месяца. Новость не получила широкого распространения до среды, когда научный руководитель NASA Ники Фокс опубликовала ее на X.

«Инженеры миссии NASA Psyche работают над тем, чтобы определить, что вызвало недавнее снижение давления топлива в двигательной системе космического корабля», — заявило агентство. Космический корабль обнаружил падение давления 1 апреля внутри линии, которая подает ксеноновое топливо в четыре плазменных двигателя космического корабля.

Датчики на борту зонда Psyche зафиксировали снижение давления в ксеноновой топливной магистрали с примерно 36 фунтов на квадратный дюйм (2,5 атм) до примерно 26 фунтов на квадратный дюйм (1,76 атм). «Как и было задумано, орбитальный аппарат отключил двигатели в ответ на снижение», — заявили в NASA.

Космический корабль Psyche использует солнечную электрическую тягу, высокоэффективное средство маневрирования в космосе, которое использует электричество, вырабатываемое солнечными батареями, и более тонны ксенона, хранящегося в семи 22-галлонных (82-литровых) баках. Внутри каждого из четырех двигателей миссии электромагнитное поле ионизирует ксеноновый газ, прежде чем вытолкнуть его ионы для создания тяги.

Вот, сделал видео про то, что делают с помощью искусственного интеллекта в космосе. Разумеется, это не полный перечень, а то, что мне показалось интересным. Вы узнаете, про так называемый лунный "асфальт" из грунта на Луне и свободно летающих роботов с именами Хани, Квин и Бамбл. Расскажу про роботов с двойными манипуляторами длиной 2 метра и 7-ю степенями свободы.

А также увидите летающую систему поддержки астронавтов с так называемыми "глазами", "ушами" и "ртом" и сервисный космический аппарат "Выдра". А также, решите для себя, искусственный интеллект в космосе — необходимый помощник человечества? Или предвестник полностью автономных миссий?

Семь лет назад я написал цикл статей про "Космос-482". Просто я решил напомнить про советскую венерианскую станцию 70х годов которая все еще летает в космосе. Но рано или поздно должна была вернуться к нам.

Прошлые статьи. Для понимания, лучше их прочитать:

https://habr.com/ru/articles/416329/

https://habr.com/ru/articles/419125/

Тезисно:

31 марта 1972 года СССР отправил в космос станцию серии "Венера". Она осталась на эллиптической орбите. Вскоре там произошло разделение, и все элементы станции сошли с орбиты, кроме спускаемого аппарата. Более того, так как аппарат был рассчитан на вход в атмосферу Венеры, с большой степенью вероятности он сможет вернуться на Землю в целости.

Тогда я сделал такой прогноз:

• Эксперимент подтвердил гипотезу: вода на Луне может появляться благодаря солнечному ветру

• Телескоп Джеймса Уэбба раскрыл правду о «невозможной» чёрной дыре, которая, как считалось, питается в 40 раз быстрее теоретического предела

• Подтверждена первая совершенно одинокая чёрная дыра, блуждающая в космосе

• Гамма-всплески показали, что крупнейшая структура во Вселенной больше и ближе к Земле, чем мы думали

• Honda испытает энергетическую систему на топливных ячейках в космосе

Эффект Джоуля-Томпсона в криогенной технике: Так на сколько градусов и как  охлаждается струя воздуха при дросселировании?

В нескольких предыдущих статьях я рассказывал о занятном газодинамическом эффекте, который мне удалось обнаружить чисто аналитически в теории ЖРД, а потом проверить на практике в экспериментах со сжатым воздухом при комнатных температурах.

Эффект в том, что если дросселировать воздух из малого отверстия в атмосферу с перепадом давления больше 1атм, то скорость струи газа превышает скорость звука при данной температуре.

В этом случае по закону сохранения энергии сверхзвуковая струя должна сильно остывать за счёт перевода внутренней энергии (тепловой) в кинетическую  энергию.

Расчёт показал, что даже при  комнатной температуре при дросселировании воздуха из малого отверстия в ресивере (прокол в шине автомобиля) температура струи должна быть уже глубоко отрицательной, если не сказать криогенной. (см.ссылку)

Похожий эффект со сверзвуковым разгоном струи из критического сечения камеры сгорания ЖРД и резким падением температуры прослеживается в больших ЖРД, что подтверждено расчётом по ТТХ РД-170. (см.ссылку)

Правда, на все мои аргументы и расчёты  некоторые критически настроенные читатели мне писали, что никакого понижения температуры при дросселировании не бывает. А если и бывает, то очень маленькое понижение  на дТ= 0,25С при перепаде на 1 атм, что определяется «эффектом Джоуля-Томпсона».

Представим вариант конструкции летающей тарелки, основанный на логическом переосмыслении некоторых фактов и гипотез. В качестве прототипа используем одну из фотографий летающей тарелки предположительно созданной в Германии в 40-х годах. Рассмотрим теоретические и технические принципы, на основе которых могло бы летать такое устройство. Сделаем популярное техническое описание и прикидочные расчеты. Предварительно сделаем небольшое исследование исторических попыток создания летающих тарелок.

Некоторые метеорологические спутники передают собираемую ими информацию открыто и мы можем с минимальными усилиями эту информацию принять. Это поможет в составлении прогнозов погоды, а еще это просто красиво.

23 марта прошла очередная годовщина сведения с орбиты космической станции «Мир», и по этому поводу я решил вспомнить о последней пилотируемой экспедиции, которую отправили к станции. А точнее - о контексте той экспедиции.

Экипаж основной экспедиции №28 (или ЭО-28) в составе Сергея Залётина и Александра Калери стартовал к орбитальному комплексу «Мир» на корабле Союз ТМ-30 4 апреля 2000 года, но подготовка к этому полёту началась ещё за несколько лет, а в какой-то момент казалось, что его не будет и вовсе. Но обо всё по порядку.

Международная космическая станция у одних ассоциируется с серьезной научной работой, у других с детской мечтой о космосе, третьи вспомнят орбитальную механику и космические скорости, но никто не говорит о том, что на МКС можно бесплатно получить некоторые косметические процедуры.

Вот вам топ-5 изменений, которые произойдут с вами в невесомости:

Освоение космоса с самого начала шло не в сугубо мирных целях. И быть иначе не могло. Космические аппараты по обе стороны «железного занавеса» выводили баллистические ракеты, созданные на оборонные бюджеты. Разумеется, генералы требовали, чтобы вложения в «космические игрушки» приносили отдачу. Как и в авиации, первой военной «профессией» на орбите стала разведка.

Когда Юрий Гагарин улыбнулся в иллюминатор и сказал «Поехали!», за ним стояла не только ракета «Восток», но тысячи инженеров и их бессонных ночей, расчётов от руки и сгоревших макетов.

Разберёмся, с чем работали конструкторы 60-х, чем живут инженеры XXI века и какие технологии приведут нас к новой эре — гораздо дальше Луны и Марса.

Привет, Хабр! Эпоха освоения космоса началась в этот день ровно 64 года назад: Юрий Алексеевич Гагарин на корабле «Восток» совершил один оборот вокруг Земли. То, что когда-то казалось мечтой, стало реальностью. Вот и у нас есть все шансы стать поколением, которое застанет первые высадки человека на Марс. Продолжаем дело Юры, так сказать! Сегодня об этом и поговорим.

Меня зовут Марат Айрапетян, я космический инженер и пишу для блога МТС на Хабре. Мой предыдущий пост был о том, как человечество исследует Марс при помощи роверов. Сегодня хочу поделиться своим опытом участия в Марсианской имитационной миссии AMADEE-24, а еще расскажу, как стать аналоговым космонавтом. Надеюсь, вам будет интересно. Поехали!

Активное освоение космоса, начавшееся в середине XX столетия с запуска первого спутника и первого корабля, сейчас — многомиллиардный рынок с четкими задачами на ближайшее будущее — высадкой на Марс и созданием на Луне постоянной базы. В 2024 году, по данным фирмы Novaspace, правительственные инвестиции в этом секторе составили 135 млрд долларов. Как мы увидим далее, люди, организующие полеты, думают не только о создании новых эффективных образцов ракет, но и о защите своей интеллектуальной собственности: у каждого агентства и фирмы, работающей в этой сфере, есть свой товарный знак. Именно о них мы и поговорим в нашем материале. 

09.04.2025, пресс-релиз NASA

Когда космический аппарат совершал 71-е сближение с Юпитером, он неожиданно перешел в безопасный режим.

Данные, полученные от миссии NASA Juno, указывают на то, что космический аппарат на солнечных батареях дважды переходил в безопасный режим 4 апреля, когда он пролетал рядом с Юпитером. Безопасный режим — это предохранительный статус, в который переходит космический аппарат при обнаружении аномалии. Несущественные функции приостанавливаются, и космический аппарат фокусируется на основных задачах, таких как связь и управление питанием. Как и было задумано, после перехода в безопасный режим научные приборы Juno были отключены на оставшуюся часть пролета.