Приоритетные направления изучения космоса ( 7 фото )
- 23.04.2017
- 1 004
Помнится, автор одной из публикаций, рассуждая на тему о допустимом пределе затрат на космонавтику, упомянул интересный факт - ни в одном из современных исторических исследований нет информации о том, сколько стоил полёт Гагарина. Кстати - я тоже её не встречал, хотя о "прожорливости" космонавтики, особенно пилотируемой, не верещал на протяжении последней четверти века только самый ленивый корреспондент. А поскольку тема о том, что "страна, испытывая трудности с товарами народного потребления и жильём, влезла в дорогущие и не сильно актуальные проекты ради утверждения престижа" педалируется опять же ещё со времен перестройки, то что-то кажется очень странным, что никто из этих "неленивых" не привел никакой суммы. Даже без каких-то ссылок на исследования, хоть бы в варианте "мне один человек по большому секрету на ухо шепнул".
Скорее всего, объяснение этому очень простое. Просто тогда затраты на это предприятие никто в деталях и не рассчитывал. По принципу - "на великое дело не жалко!"
В последовавшую "новую эпоху", когда считать бумажки в кармане - как своём, так и государственном - стало жизненным принципом, а все нематериальные аспекты любого явления были презрительно отнесены к разряду "лирики", естественно, возобладал новый подход. "А кто за это заплатит?" А поскольку одновременно желающих и имеющих возможность заплатить за марсианские яблони, лунные города и прочие следы на пыльных тропинках далёких планет оказалось не сильно много - то и направленность отрасли соответствующим образом изменилась. Приоритетными (если рассматривать не красивые слова из текстов программ, а реальное число доведённых до лётного образца аппаратов) стали те направления, которые дают продаваемый результат. Причем продаваемый не "завтра", а "здесь и сейчас" и не за авторитет страны и результаты научных открытий, а за вполне конкретные уже упоминавшиеся бумажки, желательно - зелёного цвета. Иным словами - направления, результат работы по которым имеет конкретного конечного платёжеспособного пользователя.
В число основных таких направлений вошли услуги по дистанционному зондированию Земли (ДЗЗ), услуги связи (сюда же отнесём вещание) и услуги навигации. Которые получили общее наименование "прагматичный космос" и заслужили наибольший интерес как со стороны правительств, так и со стороны предпринимательства.
Однако при таком подходе к вопросу, тем более в условиях капитализма, когда критерием успеха является не удовлетворение потребностей страны, а извлечение прибыли неизбежно встал вопрос конкурентной борьбы. Причем уже не за первенство на орбите или на поверхности Луны, а за привлечение клиента. А одним из основных инструментов этого является снижение стоимости.
Так выглядели спутники 60-х
Космическая техника всегда была чрезвычайно дорогой. Причин тому был целый ряд. Это и сложность самих систем, выливающаяся при их создании в работу весьма квалифицированного персонала на протяжении достаточно длительного времени. Это и высокие требования, предъявляемые к стойкости элементов бортовых систем, работающих в жестких условиях космического пространства - вакуума, радиации, температурных циклов. Это и зачастую завышенный характер таких требований, поскольку научной информации о самом космическом пространстве было недостаточно. Это и малая серийность элементов, выполняемых в соответствии с такими требованиями, поскольку кроме, как в космосе, в них необходимости почти нигде не возникало. Это и стремление сделать дорогой аппарат как можно более надёжным и увеличить срок его существования, что ещё больше увеличивало его стоимость. Надёжные и стойкие бортовые элементы были и более тяжёлыми (это даже без рассмотрения ситуации, когда требовалась специальная защита), что приводило к повышению массы аппарата и необходимости использовать более мощную и более дорогую ракету для вывода на орбиту. Собственно, именно этим и было обусловлено то, что во всем мире спутники строились либо на государственных предприятиях, либо на очень крупных частных (типа того же Boeing), для которых, на самом деле, определить, где проходит граница между "частностью" и "государственностью" весьма непросто.
Однако сегодня ситуация выглядит совсем иначе.
Практика предыдущих 30 с лишним лет космических полётов позволила накопить большой багаж знаний о процессах, происходящих если не в Космосе, как таковом, то, во всяком случае, в околоземном пространстве. Появившиеся методы расчеты позволили гораздо точнее прогнозировать режимы работы спутника и его систем на этапе проектирования и тем самым сократить "запасы на прочность". Развитие микроэлектроники привело, во-первых, к радикальному сокращению массы и габаритов даже элементной базы, разработанной в космическом исполнении, во-вторых - к повышению стойкости обычной, "земной" элементной базы, серийность которой на несколько порядков выше, а стоимость, соответственно, существенно ниже. Проявились новые, более легкие конструкционные материалы. Снизившаяся масса спутников дала возможность в значительном числе проектов отказаться от "целевого" запуска (когда оплачивается стоимость всего пуска ракеты-носителя) и воспользоваться возможностью "попутного" запуска (совместно с более массивным "целевым" аппаратом) либо "кластерного" (когда на одном носителе выводится несколько спутников, причем их число может измеряться десятками, а недавний рекорд даже превысил сотню). Да и потребность в мощном носителе для таких малых спутников, к тому же не требующих выхода на орбиты выше 400 - 600 км, уже не является актуальной.
Все вышеназванное в сочетании с опять же мощными возможностями компьютерного моделирования сокращает сроки разработки, а также объём требуемых испытаний.
Изменения затрагивают и процесс проектирования. Сегодня вместо индивидуального подхода к проектированию космического аппарата или даже серии спутников уже рассматривается возможность превентивного создания базового комплекта готовых модулей, содержащих те или иные бортовые системы. Конечно, для аппаратов с разными задачами и характеристики этих систем, и их массово-габаритные характеристики будут разными, но если будет создана линейка таких модулей с изменяющимися характеристиками, которые будут выпускаться крупной серией - то проигрыш из-за объективно неоптимальной конструкции спутника (которая при модульном построении практически всегда будет неоптимальной, поскольку конструкция собирается из готовых блоков с заданными характеристиками, а не оптимизируется под конкретную задачу) будет компенсирован выигрышем в снижении стоимости.
Да, такие аппараты будут менее надёжными, чем спроектированные индивидуально в соответствии с прежним подходом. Но - при низкой стоимости длительный срок жизни становится уже не столь важным требованием. То есть и высокая радиационная стойкость элементов уж ене нужна, ведь для решения этих задач через пояса Ван Аллана лететь не нужно. А если вдруг аппарат и выйдет из строя вследствие неожиданной вспышки на Солнце - ну и Бог с ним, новый запустим!
Спутники, собранные по "модульной" схеме
Наконец - самое интересное. Если действительно станет возможным собирать спутник из готовых, заранее спроектированных, рассчитанных и испытанных модулей, как дети собирают игрушку из конструктора LEGO, то отпадает необходимость и в высококвалифицированном инженерном персонале! Любое более-менее серьёзное предприятие, хоть "Газпрома", хоть "Роснефти", хоть какой угодно корпорации сможет при относительно небольших затратах как средств, так и интеллектуальных ресурсов создать для своих нужд космический аппарат. Хоть ДЗЗ, хоть связной, хоть навигационный.
Надеюсь, понятно, что при таких раскладах космическая отрасль, как конденсирующая в себе наиболее подготовленные кадры и наиболее передовые технологии, и обеспечивающая потребности народного хозяйства в использовании космического пространства в своих целях, будет просто не нужна?
Ну, и последний камень в огород. Берусь утверждать, что в ближайшие 10-15 лет у космических аппаратов, решающих задачи ДЗЗ, связи и навигации, то есть у всего "прагматического" сегмента космонавтки появится очень серьёзный конкурент. В лице автономных беспилотных высотных летательных аппаратов. Которые представляют собой самолёты (точнее, наверное, будет сказать - мотопланеры), барражирующие на высоте от 10000 метров, а, возможно, и выше. На несущих плоскостях у такого мотопланера размещены панели солнечных батарей, которые вырабатывают электричество для привода двигательной установки и зарядки бортовых аккумуляторов - точно так же, как происходит и на космическом аппарате. Днем этот мотопланер летит за счет энергии, вырабатываемой солнечными батареями, ночью - за счет накопленной в аккумуляторных батареях. И находиться в полёте он теоретически может практически неограниченно долго (во всяком случае - пока не выработает ресурс винтомоторная группа), с ним гораздо проще держать связь и осуществлять управление полётом, требования к фото- и радиоаппаратуре, работающей на высоте 10 км, существенно ниже, чем к работающей на высоте 400-600 км, наконец - при необходимости этот мотопланер всегда можно посадить на аэродром, подремонтировать, заменить полезную нагрузку и т.д. И если сейчас такие аппараты просто банально проигрывают спутникам по грузоподъемности, то никто не говорит, что эта ситуация останется неизменной.
Российский высотный БПЛА "Сова"
Таким образом, становится весьма вероятным, что стратегия, предполагающая преимущественное развитие "прагматического" сегмента в перспективе ведёт вначале ведёт к окончательной деградации отрасли, как таковой (причём обусловленной уже не субъективными причинами в виде чиновничьей косности, а вполне объективными, что будет гораздо серьёзнее), а затем - и к отмиранию космического сегмента народного хозяйства, как такового!
И если мы хотим оставаться космической цивилизацией - то мы просто обязаны любой ценой поддерживать и развивать пилотируемые полёты и полёты к планетам.
И только эти два направления могут и должны являться основой настоящей Космонавтики, предполагающей проникновение человека в космическое пространство и его заселение. Кстати - именно по этой линии и проходит водораздел между Космонавтикой и "космической деятельностью". Для первой космическое пространство является рабочей средой, объектом исследования и освоения, для второй - лишь удобным средством решения земных задач, для которых могут существовать и другие способы решения.
Скорее всего, объяснение этому очень простое. Просто тогда затраты на это предприятие никто в деталях и не рассчитывал. По принципу - "на великое дело не жалко!"
В последовавшую "новую эпоху", когда считать бумажки в кармане - как своём, так и государственном - стало жизненным принципом, а все нематериальные аспекты любого явления были презрительно отнесены к разряду "лирики", естественно, возобладал новый подход. "А кто за это заплатит?" А поскольку одновременно желающих и имеющих возможность заплатить за марсианские яблони, лунные города и прочие следы на пыльных тропинках далёких планет оказалось не сильно много - то и направленность отрасли соответствующим образом изменилась. Приоритетными (если рассматривать не красивые слова из текстов программ, а реальное число доведённых до лётного образца аппаратов) стали те направления, которые дают продаваемый результат. Причем продаваемый не "завтра", а "здесь и сейчас" и не за авторитет страны и результаты научных открытий, а за вполне конкретные уже упоминавшиеся бумажки, желательно - зелёного цвета. Иным словами - направления, результат работы по которым имеет конкретного конечного платёжеспособного пользователя.
В число основных таких направлений вошли услуги по дистанционному зондированию Земли (ДЗЗ), услуги связи (сюда же отнесём вещание) и услуги навигации. Которые получили общее наименование "прагматичный космос" и заслужили наибольший интерес как со стороны правительств, так и со стороны предпринимательства.
Однако при таком подходе к вопросу, тем более в условиях капитализма, когда критерием успеха является не удовлетворение потребностей страны, а извлечение прибыли неизбежно встал вопрос конкурентной борьбы. Причем уже не за первенство на орбите или на поверхности Луны, а за привлечение клиента. А одним из основных инструментов этого является снижение стоимости.
Так выглядели спутники 60-х
Космическая техника всегда была чрезвычайно дорогой. Причин тому был целый ряд. Это и сложность самих систем, выливающаяся при их создании в работу весьма квалифицированного персонала на протяжении достаточно длительного времени. Это и высокие требования, предъявляемые к стойкости элементов бортовых систем, работающих в жестких условиях космического пространства - вакуума, радиации, температурных циклов. Это и зачастую завышенный характер таких требований, поскольку научной информации о самом космическом пространстве было недостаточно. Это и малая серийность элементов, выполняемых в соответствии с такими требованиями, поскольку кроме, как в космосе, в них необходимости почти нигде не возникало. Это и стремление сделать дорогой аппарат как можно более надёжным и увеличить срок его существования, что ещё больше увеличивало его стоимость. Надёжные и стойкие бортовые элементы были и более тяжёлыми (это даже без рассмотрения ситуации, когда требовалась специальная защита), что приводило к повышению массы аппарата и необходимости использовать более мощную и более дорогую ракету для вывода на орбиту. Собственно, именно этим и было обусловлено то, что во всем мире спутники строились либо на государственных предприятиях, либо на очень крупных частных (типа того же Boeing), для которых, на самом деле, определить, где проходит граница между "частностью" и "государственностью" весьма непросто.
Однако сегодня ситуация выглядит совсем иначе.
Практика предыдущих 30 с лишним лет космических полётов позволила накопить большой багаж знаний о процессах, происходящих если не в Космосе, как таковом, то, во всяком случае, в околоземном пространстве. Появившиеся методы расчеты позволили гораздо точнее прогнозировать режимы работы спутника и его систем на этапе проектирования и тем самым сократить "запасы на прочность". Развитие микроэлектроники привело, во-первых, к радикальному сокращению массы и габаритов даже элементной базы, разработанной в космическом исполнении, во-вторых - к повышению стойкости обычной, "земной" элементной базы, серийность которой на несколько порядков выше, а стоимость, соответственно, существенно ниже. Проявились новые, более легкие конструкционные материалы. Снизившаяся масса спутников дала возможность в значительном числе проектов отказаться от "целевого" запуска (когда оплачивается стоимость всего пуска ракеты-носителя) и воспользоваться возможностью "попутного" запуска (совместно с более массивным "целевым" аппаратом) либо "кластерного" (когда на одном носителе выводится несколько спутников, причем их число может измеряться десятками, а недавний рекорд даже превысил сотню). Да и потребность в мощном носителе для таких малых спутников, к тому же не требующих выхода на орбиты выше 400 - 600 км, уже не является актуальной.
Все вышеназванное в сочетании с опять же мощными возможностями компьютерного моделирования сокращает сроки разработки, а также объём требуемых испытаний.
Изменения затрагивают и процесс проектирования. Сегодня вместо индивидуального подхода к проектированию космического аппарата или даже серии спутников уже рассматривается возможность превентивного создания базового комплекта готовых модулей, содержащих те или иные бортовые системы. Конечно, для аппаратов с разными задачами и характеристики этих систем, и их массово-габаритные характеристики будут разными, но если будет создана линейка таких модулей с изменяющимися характеристиками, которые будут выпускаться крупной серией - то проигрыш из-за объективно неоптимальной конструкции спутника (которая при модульном построении практически всегда будет неоптимальной, поскольку конструкция собирается из готовых блоков с заданными характеристиками, а не оптимизируется под конкретную задачу) будет компенсирован выигрышем в снижении стоимости.
Да, такие аппараты будут менее надёжными, чем спроектированные индивидуально в соответствии с прежним подходом. Но - при низкой стоимости длительный срок жизни становится уже не столь важным требованием. То есть и высокая радиационная стойкость элементов уж ене нужна, ведь для решения этих задач через пояса Ван Аллана лететь не нужно. А если вдруг аппарат и выйдет из строя вследствие неожиданной вспышки на Солнце - ну и Бог с ним, новый запустим!
Спутники, собранные по "модульной" схеме
Наконец - самое интересное. Если действительно станет возможным собирать спутник из готовых, заранее спроектированных, рассчитанных и испытанных модулей, как дети собирают игрушку из конструктора LEGO, то отпадает необходимость и в высококвалифицированном инженерном персонале! Любое более-менее серьёзное предприятие, хоть "Газпрома", хоть "Роснефти", хоть какой угодно корпорации сможет при относительно небольших затратах как средств, так и интеллектуальных ресурсов создать для своих нужд космический аппарат. Хоть ДЗЗ, хоть связной, хоть навигационный.
Надеюсь, понятно, что при таких раскладах космическая отрасль, как конденсирующая в себе наиболее подготовленные кадры и наиболее передовые технологии, и обеспечивающая потребности народного хозяйства в использовании космического пространства в своих целях, будет просто не нужна?
Ну, и последний камень в огород. Берусь утверждать, что в ближайшие 10-15 лет у космических аппаратов, решающих задачи ДЗЗ, связи и навигации, то есть у всего "прагматического" сегмента космонавтки появится очень серьёзный конкурент. В лице автономных беспилотных высотных летательных аппаратов. Которые представляют собой самолёты (точнее, наверное, будет сказать - мотопланеры), барражирующие на высоте от 10000 метров, а, возможно, и выше. На несущих плоскостях у такого мотопланера размещены панели солнечных батарей, которые вырабатывают электричество для привода двигательной установки и зарядки бортовых аккумуляторов - точно так же, как происходит и на космическом аппарате. Днем этот мотопланер летит за счет энергии, вырабатываемой солнечными батареями, ночью - за счет накопленной в аккумуляторных батареях. И находиться в полёте он теоретически может практически неограниченно долго (во всяком случае - пока не выработает ресурс винтомоторная группа), с ним гораздо проще держать связь и осуществлять управление полётом, требования к фото- и радиоаппаратуре, работающей на высоте 10 км, существенно ниже, чем к работающей на высоте 400-600 км, наконец - при необходимости этот мотопланер всегда можно посадить на аэродром, подремонтировать, заменить полезную нагрузку и т.д. И если сейчас такие аппараты просто банально проигрывают спутникам по грузоподъемности, то никто не говорит, что эта ситуация останется неизменной.
Российский высотный БПЛА "Сова"
Таким образом, становится весьма вероятным, что стратегия, предполагающая преимущественное развитие "прагматического" сегмента в перспективе ведёт вначале ведёт к окончательной деградации отрасли, как таковой (причём обусловленной уже не субъективными причинами в виде чиновничьей косности, а вполне объективными, что будет гораздо серьёзнее), а затем - и к отмиранию космического сегмента народного хозяйства, как такового!
И если мы хотим оставаться космической цивилизацией - то мы просто обязаны любой ценой поддерживать и развивать пилотируемые полёты и полёты к планетам.
И только эти два направления могут и должны являться основой настоящей Космонавтики, предполагающей проникновение человека в космическое пространство и его заселение. Кстати - именно по этой линии и проходит водораздел между Космонавтикой и "космической деятельностью". Для первой космическое пространство является рабочей средой, объектом исследования и освоения, для второй - лишь удобным средством решения земных задач, для которых могут существовать и другие способы решения.
Материал взят: Тут