Инновации в космосе

1. Инновации в космосе

2. Бесплатный Wi-Fi

22 февраля американская
аэрокосмическая компания SpaceX
Илона Маска совершила очередной
прорыв, запустив в космос ракетуноситель Falcon 9 с тремя спутниками:
испанским радиолокационным Paz,
вывод на орбиту которого является
основной целью, а также Microsat-2a и
Microsat-2b – тестовые спутники для
раздачи интернета.

3. Бесплатный Wi-Fi

Работу над проектом SpaceX начала еще в 2014
году, но затем компания сосредоточилась на
улучшении своей основной космической ракеты
Falcon 9 и подготовке запуска Falcon Heavy,
который то и дело откладывался.
К своим планам обеспечить недорогой
широкополосный интернет во всем мире Маск
вернулся уже в 2015 году. Тогда изобретатель
оценил стоимость проекта в $10 миллиардов. К
финансированию подключились Google и
Fidelity Investments, которые в совокупности
вложили в реализацию проекта $1 миллиардов.

4. Бесплатный Wi-Fi

SpaceX получила одобрение на начало
осуществления плана от американской
Федеральной комиссии по связи (FCC)
14 февраля. Первоначально запустить
прототипы спутников планировалось
17 февраля, однако команда базы
Ваденберг в Калифорнии, с которой
пройдет запуск, решила перенести дату
в связи с дополнительными
проверками безопасности.

5. Бесплатный Wi-Fi

Если тестовый запуск пройдет успешно, то к 2019 году компания начнет
первый этап проекта. На этапе SpaceX планирует вывести на орбиту 800
спутников для расширения доступа к интернету на территории США.
Всего в планах у Маска до 2024 года вывести в космос 4425 аналогичных
спутников по всему миру. Размещаться они будут в диапазоне 1110-1350 км
над уровнем земли, что обеспечить высокий уровень сигнала, скорость
подключения и минимальный уровень задержки.
Второй планируемый комплект из 7518 спутников расположится на высоте
около 320 километров. Благодаря низкой высоте их расположения по
сравнению с другими существующими спутниками, задержка при передаче
сигнала будет примерно в 20-25 раз ниже, чем у нынешних провайдеров.

6. Эффективность и скорость

Проект компании в первую очередь нацелен на миллионы людей, живущих
в удаленных и сельских регионах. Сигнал от спутников будет передаваться
напрямую в дома пользователей, благодаря этому интернет появится в таких
местах, где его никогда не было. К тому же спутники смогут перенаправлять
сигналы в места с максимальной нагрузкой для более эффективной работы
интернета.
Также по некоторым данным Маск запустит еще около 7,5 тыс спутников, которые
будут еще ближе к поверхности земли, чем остальные, что увеличит пропускную
способность и скорость подачи сигнала.
Что касается скорости интернета, то она будет составлять 1 Гб/сек, средняя
скорость интернета в мире же, по последним данным, составляет всего 6,3 Мб/сек.
Это в 160 раз меньше, чем планирует дать людям Илон Маск.

7. Первый межзвёздный перелёт

Поиск жизни или её признаков в пределах Солнечной системы
— одна из первоочередных задач современной науки, но это
не значит, что человечество навсегда отказывается от полётов
к звёздам.
Инициатива Breakthrough Starshot, продвигаемая российским
миллиардером Юрием Мильнером и знаменитым британским
астрофизиком Стивеном Хокингом, подразумевает отправку
наноспутников на лазерных парусах к альфе Центавра —
ближайшей к Солнцу звёздной системе.

8. Первый межзвёздный перелёт

Альфа Центавра находится на расстоянии порядка 4,37
световых лет. Преодолеть огромные межзвёздные расстояния
наноспутники, в отличие от больших кораблей, смогут за счёт
своей сверхмалой массы с гораздо большей скоростью —
около 20% от скорости света.
Для воплощения проекта в реальность Мильнер выделил $100
миллионов. Необходимые технологии ещё не существуют, но,
по мнению учёных, у человечества есть все возможности
достигнуть альфы Центавра до конца XXI века.

9. Космический лифт

Один из самых амбициозных проектов
будущего, который радикально и навсегда
изменит судьбу и подход человечества к
видению себя, — космический лифт.
Впервые идея космического лифта
была сформулирована российским учёным
Константином Циолковским. Условно
космический лифт представляет собой
конструкцию, на которой трос
удерживается одним концом на
поверхности планеты, а другим — в
неподвижной относительно Земли точке на
орбите.

10. Задача космического лифта

Основная цель постройки космического лифта заключается в снижении
стоимости доставки грузов на орбиту Земли. Дело в том, что доставка
какого-либо груза на орбитальную станцию, при помощи транспортных
космических аппаратов, залача достаточно затратная. Например, один из
транспортных кораблей НАСА, разработанный компанией SpaceX –
Dragon, требует для своего запуска затраты в размере около 133 млн.
долларов, при этом во время последней миссии («SpaceX CRS-9») корабль
был загружен на 5000 фунтов (2268 кг). Таким образом, если подсчитать
стоимость одного фунта, то она составит 58,6 тыс. долларов за 1 кг.

11. Конструкция и принцип работы

Первая часть – это основание. Это место располагается на поверхности Земли, к нему крепится
трос и с него начинается подъем груза. Оно может быть двух видов: подвижным и стационарным.
Подвижное основание, к примеру, установленное на океанском судне, способно проводить
маневры уклонения троса от природных стихий, вроде ураганов и бурь. Стационарное же
основание обойдется значительно дешевле, по причине уменьшения длины троса и более простого
доступа к источнику энергии.
Вторая важная часть конструкции, это собственно сам трос, вдоль которого будет происходить
перемещение подъемников. Его конец должен проходить через геостационарную орбиту, находясь
на которой, любой объект обращается вокруг Земли с той же угловой скоростью, что и сама
планета вокруг своей оси. Таким образом колебания троса будут минимальны. Толщина троса
должна быть неоднородна, так как в каждой его части нагрузка разнится. То есть ближе к
поверхности планеты конструкция будет вынуждена выдерживать свой собственный вес (в том
числе и вес подъемников с грузом), тогда как ближе к орбите трос вынужден уравновешивать
центробежную силу, направленную от Земли.

12. Конструкция и принцип работы

Третья часть конструкции – противовес. Его предназначение состоит в натяжении троса.
Однако в перспективе его можно будет использовать также для удаленного запуска
кораблей и космических грузов на другие планеты. Противовес должен располагаться за
геостационарной орбитой на высоте более чем в 144 тыс. км, и представлять собой любой
тяжелый объект, например, астероид или даже космический док. Если с поверхности Земли
по тросу будет свободно двигаться космический аппарат, то он сможет набрать скорость,
достаточную для того, чтобы выйти за пределы Солнечной системы.
Четвертый основной компонент космического лифта – это сам подъемник. Его конструкция
может быть представлена большим количеством концептов, среди которых можно
выделить основной принцип работы. Как видно из представленной схемы, на подъемник
будет действовать две силы: сила притяжения и сила Кориолиса. Вторая возникает в
результате вращения Земли и с ее помощью подъемник воздействует на трос, прогибая его.
В случае вертикального движения подъемника со скоростью 200 км/ч, трос наклоняется на
1 градус относительно поверхности планеты. Для осуществления этого подъема
потребуется сила, направляющая подъемник от Земли, которой будет содействовать и
горизонтальная сила Кориолиса. Вероятно, для создания подобной вертикальной силы
потребуется использование эффектов электромагнетизма.

13. Проблемы постройки

Одной из основных проблем создания подобной конструкции – трос. Важнейший
атрибут требуемого троса, это высокое значение отношения его прочности к
удельной плотности. В цифрах, требуемая плотность троса должна быть близка к
плотности графита (2,23 г/ см3), а прочность в диапазоне 65-120 гигапаскалей. К
сожалению, по сравнению с этой цифрой, прочность известных нам материалов в
разы меньше. Так, например, прочность стали – 1-5 ГПа, кевлара 2,6—4,1 ГПа,
кварцевого волокна около 20 ГПа. На сегодня, наиболее вероятным претендентом
на роль материала для троса выступают углеродные нанотрубки. Теоретически их
прочность может превышать даже 120 ГПа, однако в проведенных экспериментах
нанотрубки лопались в среднем при нагрузке 30-50 ГПа. Хотя американским
ученым из Университета Южной Калифорнии удалось достигнуть прочности в 98,9
ГПа, все же в эксперименте использовались однослойные нанотрубки длиною в 195
мкм. Сплетенный же с нанотрубок трос будет иметь прочность заметно ниже, чем
сами нанотрубки.

14. Природные и искусственные препятствия

Следует также учитывать фактор природы, который представлен
различными погодными изменениями вроде молний и сильных ветров.
Возможное решение проблемы может заключаться в совокупности таких
качеств троса как прочность и подвижность основания, что позволит
избегать значительных природных угроз, и справляться с
незначительными.
Сохранности космического лифта могут угрожать и такие искусственные
объекты как космический мусор, который во внушительном количестве
скопился на орбите Земли. Попадание мельчайшей частички, летящей на
огромной скорости, в конструкцию может повлечь за собой значительные
повреждения или вовсе разрушить лифт.