dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Вот, оказывается, у НПО им. Лавочкина замечательные планы по обеспечению исследования планет солнечной системы. Пишут, что запланированы полёты межпланетных станций и к Венере, и к Марсу, и ещё дальше. Само собой, Луну тоже не обошли вниманием. Сейчас львиную долю подобных исследований весьма успешно осуществляют аппараты NASA, есть ещё небольшое количество европейских зондов (да, ещё нужно упомянуть японское агентство – но там как-то совсем скромные результаты). Российские аппараты, к сожалению, отсутствуют. Уже много лет. Поэтому не ясно, что там с накопленным в СССР опытом – сохранили ли его?

Самое занятное, в СМИ рассказывают о настолько амбициозных проектах, что их реализация и для NASA-то, имеющего в своём распоряжении нечто вроде отлаженного научно-технического конвейера, выглядит крайне сложной. Один только проект станции для полёта к Венере чего стоит: пишут, что эта станция включает в свой состав и орбитальный аппарат, и посадочный модуль, и атмосферные зонды. Возможно, конечно, что это стандартное преувеличение – как там было в первоисточнике-то? Ну или просто – фантастика. Впрочем, посмотрим.

Продолжаем космическую тему 12 апреля. Так, в записке, рассказывающей о слоях противоракетной обороны, выяснили, что для создания угрозы подводным ракетным крейсерам нужно вывести в ближний космос орбитальные бомбардировщики. В комментариях Jno даже прикинул, что потребуется 64 космических аппарата, для того, чтобы уверенно закрыть нужные направления.

Вспомним про во многом засекреченный штатовский проект X-37B – это небольшой автоматический возвращаемый космический аппарат, способный осуществлять управляемый полёт в атмосфере. Аппарат как раз предназначен для низких орбит. И летает он скрытно, хотя энтузиасты его всё равно вычисляют.

Идея о том, что это как раз и есть орбитальный бомбардировщик – уже высказывалась. Вообще это очень подходящий кандидат на тестовую платформу для компонент стратегической ПРО, предназначенных для поражения подводных лодок. Заметьте, что подводная лодка не так уж хорошо защищена от атак с воздуха (из космоса, в обсуждаемом случае): чтобы сделать невозможным пуск ракет – достаточно точного попадания, сверхмощный заряд не является обязательным.

Кстати, 12 апреля. Вот пульт управления корабля “Восток” – высокое юзабилити, и никаких мониторов:

Положение корабля в режиме онлайн просматривалось, с учётом возможных зон приземления.

Камера HiRISE, которая сейчас летает вокруг Марса на борту аппарата MRO, недавно сфотографировала марсианский ровер Opportunity. Тот, в свою очередь, пребывает на марсианской поверхности неподалёку от небольшого кратера. Фото (по клику – картинка в большем разрешении):

(Источник фото.)

В День космонавтики нужно вспомнить о том, что так или иначе, но новый этап освоения космического пространства – это вывод оружия в ближний космос. Понятно, что развитые государства зависят от спутниковой группировки всё больше. При этом такая зависимость уже напрямую связана с безопасностью государства в целом. Осталось, чтобы масштабы влияния спутников набрали такой вес, когда потеря группировки будет угрожать существованию государства – и вот, пожалуйста, космический ресурс необходимо охранять самым серьёзным военным образом.

Начало, конечно, это наземные комплексы, предназначенные для борьбы с противоспутниковым оружием. Следующим шагом оружейные системы окажутся на космической орбите, для охраны спутников от возможной атаки из той области, куда наземным комплексам сложно дотянуться – то есть, от атаки другими орбитальным аппаратами, заблаговременно выведенными в космос. Такие перспективы. Но, собственно, вся космонавтика вышла из военных программ. Так что ничего удивительного в подобном развитии событий нет.

В комментариях к записке “про синих” (там, напомню, просто ссылка на разбор сюжетных нестыковок известного фильма) подняли довольно интересный вопрос: можно ли оперативно обустроить доступную всем заинтересованным лицам автоматическую навигационную систему на чужой планете? И если можно, то как? Речь, впрочем, идёт о некоем фантастическом мире, где возможны межзвёздные перелёты за разумное время, и при этом сами подобные перелёты считаются разумными, а найденную планету предлагается активно осваивать (типа, бурить там какой-то волшебный минерал, как я понимаю).

Я, к сожалению, пока не пишу фантастику, но, тем не менее, сама навигационная тема – она очень занимательная. Тем более, что аналогичная ситуация могла бы возникнуть, например, вокруг нашего “местного” Марса. Между прочим, навигация возле других планет уже освоена земными учёными: речь о зондах, работающих на орбитах того же Марса.

Вот.

Как ввести “навигационное поле” на другой планете? GPS приходит на ум первой, но многим кажется трудно осуществимой (это на фоне-то технологий межзвёздных перелётов, ага). Вообще, в фундаментальном смысле, навигационной системе нужны две вещи: точное, синхронное время и несколько “точек привязки” (можно использовать и одну), для которых хорошо известно “местоположение”. (Именно на базе этих “элементов” работает GPS: источником и точек привязки, и синхронного времени служат сами спутники.)

Итак, понятно, что прибывший к чужой планете звездолёт некие свои координаты знает, иначе он бы не нашёл планеты. Поэтому исходной точкой для развёртывания “навигационного поля” служит сам межпланетный корабль. (Да, у планеты может не быть магнитного поля, но это вообще никак задачу не осложняет.) С корабля прежде всего просто выбрасываются специальные орбитальные маяки: это небольшие автономные спутники, скорее всего с ядерными источниками энергии и какими-нибудь миниатюрными ионными двигателями. Конечно, на борту – сверхточные часы и радиопередатчик. Основной корабль может оставить вереницу таких спутников за собой, пролетая по орбите и выбрасывая их с неким “шагом по времени”.

Далее спутники самостоятельно корректируют свои орбиты и по радиоканалу объединяются в сеть. Маяки могут встать на “геостационарную” (гео… – не подходит, да) орбиту, но это вообще не обязательно. Заняв произвольное положение в пространстве – главное, чтобы было достаточное расстояние между отдельными маяками – это обеспечит размах для навигационного покрытия, – спутники-маяки синхронизируют время, определяют своё положение относительно корабля (зная задержки в распространении сигнала и имея каналы обмена информацией между маяками, это несложно сделать), проводят поправки на релятивистские эффекты (угу, так более научно-фантастически). Всё – навигационное поле готово, так как теперь координаты привязаны к общей с кораблём системе, а базисом служит набор координат орбитальных маяков. Теперь другие “участники движения” получают в своё распоряжение “GPS”. В зависимости от “астрофизических” параметров исследуемой планеты, операция может занять пару десятков часов, вряд ли более того.

Насколько сложны и дороги подобные спутники-маяки? На фоне перелётов к другим звёздным системам, миниатюрный спутник (а вовсе не требуются “гиганты”, вроде современных спутников GPS), оснащённый вполне себе обычными электронными устройствами (ну что в них необычного, если, на момент межзвёздного перелёта, они уже известны как минимум пару сотен лет?), не выглядит дорогостоящим устройством. Простые миниспутники, действующие сетью, популярны уже сейчас, на околоземной орбите. В будущем, надо думать, подобные спутники вообще клепают сотнями на полностью роботизированных заводах. Кроме того, в случае с другими планетами, спутники даже не нужно запускать с земли, тратя энергию ракетных ускорителей – это ещё больше снижает затраты и упрощает процедуру. Не требуется использовать десятки спутников – достаточно нескольких, потому что даже если и возникнут “провалы” в доступности маяков на поверхности планеты, эти “провалы” легко компенсировать другими средствами (см. ниже). И, конечно, новая орбитальная группировка постоянно компенсирует изменения орбит, которые будут возникать.

Нужна ли такая GPS настолько, чтобы размещать её компоненты на захватническом межпланетном корабле? Ответ прост: ещё бы, конечно нужна! Кто сомневается, тот никогда не плавал даже на моторной лодке по большому озеру. Разный десант, орбитальные грузовики, разведывательные космические катера – все они должны иметь возможность находить в околопланетном пространстве свои базы, находить главный корабль, находить друг друга (уже банально для того, чтобы не сталкиваться между собой, следуя по выделенным орбитальным коридорам с космическими скоростями). Самый оптимальный и незатратный способ – развёртывание сети из спутников-маяков.

Но это не единственный способ. Смотрим дальше.

Главный корабль (если их несколько, тогда один из главных) делает картографирование нужного района планеты, зондируя также и рельеф. Думаю, очевидно, что отправлять на неисследованные планеты корабли, не имеющие технической возможности проводить дистанционное зондирование поверхности этой планеты – это абсурд, потому что смысла в экспедиции нет.

Так вот, получив карту с рельефом, компьютеры вычисляют на ней “реперные точки” – хорошо видимые и узнаваемые элементы (сочетания гор, рек, полей и т.п.). Полученная карта с заданными и общими для всех “участников движения” опорными точками распределяется между всеми “навигаторами”. Для опорных точек указываются координаты в “стандартной системе”, теперь набор этих точек является общим базисом.

Да, над ровной и монотонной пустыней или над огромным океаном привязка к рельефу затруднительна. Но тут ситуацию исправляет другой механизм настройки навигации: “навигационные маяки” отправляются на поверхность. Это очень простые (даже если сравнивать с миниспутниками, о которых рассказано выше) и дешёвые штуки: маяк содержит собственную инерциальную систему навигации, точные часы и радиопередатчик. Маяки просто десантируют со звездолёта: начальные координаты им известны, далее они вычислят свой район посадки и привяжут его к “стандартной системе”, получается новый базис, аналогичный, в общем-то, GPS, но работающий на поверхности. Длины волн и высоты расположения передатчиков можно подобрать так, чтобы максимизировать покрытие территории. Конечно, всё это делается автоматически. А подобные системы уже давно-давно и с успехом используются на Земле.

Можно развешивать радиомаяки на воздушных шарах. Можно сделать плавающие буи. Скорее всего, стандартный маяк вообще будет универсальным: работает и в воздухе, и на суше, и на море. Выбрасывают такие маяки в одном спец.контейнере, прямо с орбиты. На заданной высоте контейнер раскрывается и проводит “посев” “навигационного поля”. Маяки настолько дешёвые, что являются одноразовыми.

А самое занимательное, что вся техника, ползающая и летающая, а также и люди, оснащаются не просто “навигаторами”, а навигаторами будущего, каждый из которых содержит и собственную автономную инерциальную навигационную систему, с какими-нибудь суперлазерными гироскопами. И работает навигатор, используя всю доступную информацию: и сигналы спутников, и сигналы маяков, и рельеф (при работе на воздушных аппаратах, или вместе с системами наблюдения). При наличии возможности, навигатор калибрует свои системы, например если оказался в зоне действия точных навигационных устройств стационарной базы на поверхности планеты (ну нет же сомнений, что координаты базы заданы с максимальной точностью, даже если не удалось выкинуть спутники GPS на орбиту?) Такой подход снимает вопрос о достижимой точности: совокупное использование многих источников навигационной информации, с автоматическим отсечением “невозможных конфигураций” (это умеют даже простые современные GPS-навигаторы), делает точность более чем достаточной.

Ну и учитывайте, что, например, боеголовки современных баллистических ракет, пользующиеся только автономной навигационной системой, пролетают тысячи и тысячи километров с огромными перегрузками и всё равно попадают в цель с высокой точностью. Так что точная навигация на уровне технологий межзвёздных перелётов будет чем-то “автоматическим” и само-собой разумеющимся.

Кстати, несколько дней назад опубликованы очередные снимки следов американского пребывания на Луне. Снимки места посадки Аполлона-11 прислал зонд LRO и они отличаются по условиям освещения от прошлых снимков зонда по этой же теме:

Увеличенный фрагмент:

Подробности – на сайте LRO.

АРМС-ТАСС цитирует Перминова:

“Российская система ГЛОНАСС имеет ряд отличий от аналогичной американской GPS, они в основном технического характера, – сказал глава Роскосмоса. – Но эти особенности уже сейчас позволяют предоставлять потребителям лучшие услуги, чем чисто GPS”.

Главное, что ведь всё ж правильно: без использования ГЛОНАСС, а только по GPS, навигация объективно хуже, это очевидно – так как каждая дополнительная “точка отсчёта” идёт в плюс. Вот такое оригинальное позиционирование ГЛОНАСС, да.

NASA опубликовало снимки мест посадки штатовских лунных экспедиций, сделанных аппаратом LRO. Вот несколько (с поясняющими надписями):

Вот тут на фрагменте особенно много всего отмечено:

Видны тени и наборы точек, обозначающие разные объекты мест работы экспедиций. (Может, кстати, это вообще надувные макеты, доставленные автоматическими аппаратами. Сложно ли надуть макет на Луне? Нет, не очень. Шутка, да.)

Дополнительная информация – на странице LRO.