Воскресенье, 09 Августа 2020

Защитить планету

Friday, 20 December 2019 00:00   Виктория МАТВЕЙЧУК, Оксана КУВАКИНА
Защитить планету K2_ITEM_IMAGE_CREDITS Олега ИГОШИНА

Ученые Южно-Уральского государственного университета в кооперации с ГРЦ имени В.П. Макеева (Миасс) и АО «НИИМаш» (Нижняя Салда) занимаются разработкой уникального космического комплекса, в настоящее время не имеющего аналогов. Он включает одноступенчатую ракету-носитель, платформу и космический аппарат, который позволит обезопасить Землю от астероидов. Особенность проекта заключается в том, что ракета-носитель будет многоразовой, то есть сможет осуществлять большое количество полетов и доставлять на околоземную орбиту до семи тонн груза. Кроме того, она в перспективе позволит человечеству не только исследовать астероиды, угрожающие Земле, но и оказывать возможным заказчикам другие космические услуги.

Проект относится к одному из направлений Уральского научно-образовательного центра мирового уровня, который создается при сотрудничестве организаций Свердловской, Курганской и Челябинской областей. Рассказывает директор Политехнического института ЮУрГУ, доктор технических наук, профессор Сергей Дмитриевич Ваулин.

‒ Почему ЮУрГУ решил занять ведущую роль в решении вопросов защиты нашей планеты от астероидов? Повлияло ли падение челябинского метеорита на решение учёных университета начать поиски решения этой проблемы?

‒ Изначально нами планировалось стратегическое направление, связанное с созданием ракеты-носителя «Корона». Однако университет также интересовала тема астероидной безопасности, поскольку в 2013 году на Землю упал метеорит «Челябинск». Падение суперболида обошлось без жертв, но его многочисленные осколки упали на большой территории. Полоса воздействия ударной волны составила около 130 километров в длину и 50 в ширину, в частности в Челябинске были выбиты окна и двери, от осколков стекол пострадали более 1600 человек. Экономический ущерб от падения метеорита в регионе превысил 1,2 миллиарда рублей. От взрывной волны после падения метеорита серьезно пострадали в том числе и здания ЮУрГУ – общий ущерб, нанесенный вузу, составил более 50 миллионов рублей.

В связи с этим было решено объединить проект «Корона», связанный с созданием одноступенчатой возвращаемой ракеты, с проектом по астероидной безопасности. Международный научный совет университета одобрил эту идею: данная проблема актуальна для всего мира.

‒ Какие коллаборации необходимы для защиты Земли от метеоритов? Что ещё может быть сделано? Как международное сотрудничество может помочь?

‒ Существуют комитеты по метеоритной опасности, советы международного уровня. Проблема астероидов многогранна и требует особых ресурсов – например, нужны сверхмощные телескопы с высоким разрешением. Их в мире всего несколько, а это значит, что для достижения цели мы могли бы объединиться, например, с Австралией и США.

Кроме того, должна быть создана ракета-носитель, готовая к старту в течение суток. На сегодня многоступенчатые ракеты изготавливаются долго – а осуществить могут только один полет. Производятся они, как правило, для какой-то одной конкретной миссии. А в случае обнаружения метеорита необходимы срочные меры, чтобы обеспечить безопасность Земли. Одноступенчатая ракета-носитель, над созданием которой мы работаем, будет подготовлена к миссии за 24 часа, ее не нужно заново изготавливать, так как она является многоразовой. Но перед тем как ракета отправится в космос, необходим четкий алгоритм действий, регламентирующий то, каким образом не допустить катастрофы: будет ли метеорит сбит или доставлен на Землю с целью извлечения дорогостоящих материалов, в чем мы все заинтересованы. Для этого необходимы международные соглашения, сотрудничество в этом направлении важно и перспективно.

‒ Можете те ли вы выделить проекты университета, направленные на защиту от астероидов?

‒ В настоящее время разрабатываем космический аппарат для доставки полезной нагрузки на астероид. Он сможет оставить груз – в том числе приборы и устройства – на астероиде либо вернуть на Землю. Этот проект реализуется в рамках проектного обучения, запущенного в Южно-Уральском государственном университете. Также над ним работает Молодежное конструкторское бюро ЮУрГУ «Астероид». Чтобы обезопасить Землю, необходимо разрушить астероид либо изменить траекторию его движения. Кроме того, может возникнуть задача посадки на него с целью добычи дорогостоящих полезных ископаемых. Но для этого важно знать, по какой траектории астероид движется и из чего состоит.

‒ Что представляют собой многоразовая ракета-носитель «Корона» и универсальная космическая платформа? В чём их главные задачи и конкурентные преимущества?

‒ Общая высота ракеты – тридцать с половиной метров, приблизительно с десятиэтажный дом. Мы решили развивать направление, объединяющее космический аппарат, космическую платформу и одноступенчатую ракету-носитель «Корона», стартующую на собственных двигателях и полностью возвращающуюся на этих же двигателях в место старта. Такого в мире еще нет. Сегодня возможно возвращение только одной ступени многоступенчатой ракеты, но вся ракета на собственных двигателях не возвращается и в целом может совершить только один полет. Принципиальное отличие будущей ракеты-носителя в том, что она вся многоразовая и состоит лишь из одной ступени. Эта инновационная технология позволит полностью отказаться в том числе и от парашютного спуска. Российский космический комплекс во многом превзойдет американский аналог Илона Маска Falcon-9. В отличие от него, у российской многоразовой ракеты не будет отделяемых ступеней – по сути, это единый космический корабль взлета и мягкой посадки. Он сможет доставлять на орбиту Земли космические аппараты, работая в автоматическом режиме. По нашим расчетам, ракета-носитель «Корона» обойдется как минимум втрое дешевле зарубежного аналога.

В ракете есть отсек, где находится универсальная космическая платформа, которая может самостоятельно выполнять функцию доставки объектов на астероид, в дальний космос либо околоземное пространство.

‒ Как универсальная космическая платформа связана с ракетой-носителем? Каким образом она будет выполнять свои функции, и какие именно?

‒ Ракета покидает Землю, достигает околоземной орбиты и выводит на нужную орбиту платформу. После этого она возвратится на Землю, чтобы позднее снова совершить полет и, если необходимо, забрать платформу, выполнившую свои задачи. Платформа может отправиться в дальний космос или на астероид и доставить на него космический аппарат. Предполагается, что она подойдет к астероиду довольно близко, примерно, на сто километров. Далее с нее стартует космический аппарат, который садится на астероид. Выполнив свою работу, он покидает астероид и возвращается на платформу, которая доставит его на околоземную орбиту. Там ее будет ждать следующая ракета-носитель «Корона» – она доставит платформу и космический аппарат на Землю.

‒ Как осуществляется возвращение ракеты «Корона» на Землю?

‒ «Корона» выводит в космос платформу, переворачивается для торможения, а затем должна носом войти в плотные слои атмосферы. Поверхность ракеты нагревается при движении на атмосферном участке, поэтому она поворачивается вокруг своей оси. Торможение выполняется за счет двигателей и аэродинамики воздействия встречного потока воздуха, корректировка траектории снижения осуществляется ракетными двигателями малой тяги. В конечном итоге ракета осуществляет посадку на то же место, откуда взлетела, используя те же двигатели, что и на старте. Для ежедневных стартов достаточно трех таких ракет. При этом еще две «Короны» могут быть запасными на случай, если появятся дополнительные задачи или возникнет необходимость защиты Земли от метеорита.

‒ Приглашаете ли в Челябинск мировых экспертов в вопросах космоса для помощи в решении этих вопросов?

‒ В настоящее время планируется такое сотрудничество в направлении композиционных материалов. Это легкие конструкционные материалы высокой прочности. Нашим главным партнером в этом направлении может быть ОАО «Композит» – ведущее материаловедческое предприятие Госкорпорации «Роскосмос». Обычный подход в ракетной технике – это одноразовость, поэтому для конструкций используются легкие и прочные материалы, а долговечность не требуется. Для новой же ракеты нам нужны материалы прочные, легкие и вместе с тем долговечные.

‒ На каком этапе сейчас находится разработка и когда будет представлен опытный образец ракеты-носителя и универсальной космической платформы? В каком году планируется запустить разработки в эксплуатацию и когда будет осуществлён первый пуск?

‒ Мы прошли этап технического предложения, и сейчас уже разработаны три варианта космических аппаратов. Если мы с 2020 года начинаем работу, то опытный образец ракеты-носителя должен быть готов в 2028-м. На разработку платформы планируется пять, а на весь комплекс – восемь лет. Согласно плановому графику, летные испытания ракеты-носителя могут быть запланированы на 2026 год, однако первые полеты будут выполнены раньше, но с использованием демонстраторов, то есть уменьшенных копий. Сначала создаются и испытываются демонстраторы, а потом – полноразмерные ракеты-носители.

‒ Начнёт ли вуз дополнительно готовить специалистов для создания «Короны» или работы с ней?

‒ Сейчас таких специалистов пока нет, поскольку есть определенная специфика, в будущем, если понадобится, станем готовить специалистов для работы с «Короной».

‒ Какое влияние реализация проекта окажет на развитие российской и мировой науки?

‒ Нужны новые двигатели, новые материалы, новые конструкции из них, системы управления. В связи с этим привлекается много специалистов в разных областях: математики, физики, технологи, инженеры, материаловеды, а также те, кто занимается измерениями и обработкой больших данных. «Корона» должна быть оснащена различными «умными» датчиками и сенсорами, которые проверяют свою точность и характеризуют состояние ракеты, ее двигателей и всех элементов. Это большая задача измерения и обработки больших данных. В целом это – новая парадигма развития непилотируемой космической отрасли, и данное направление затронет многие сферы научного знания.

Read 726 times Published in: [ Наука и инновации ]
X
NEXT_SUGGESTED_ARTICLE

Самопознание через творчество

С 28 по 31 июля прошла Онлайн-конференция «Философская практика: самопознание посредством интеллектуального творчества»....

Leave a comment

Make sure you enter the (*) required information where indicated. HTML code is not allowed.

Name *
Email  *