Беспилотный полет в космос кратко
Обновлено: 02.07.2024
Специалисты NASA проводят последние подготовительные мероприятия к июльской миссии на Марс. В космическом центре Кеннеди, штат Флорида, был успешно завершён очередной важный этап подготовки к межпланетной операции.
Летательный аппарат Mars Helicopter – не имеющее аналогов изобретение, предназначенное для функционирования на другой планете. Не удивительно, что проект привлекает всеобщее внимание и бурные обсуждения в социальных сетях.
Беспилотник должен помочь Nasa в нахождении новых, неизведанных зон на поверхности красной планеты с целью последующих исследований. Он также участвует в сборе данных, необходимых для построения путей марсоходов в будущем.
1,8 килограммов – таков незначительный вес летательного устройства. Процесс полёта осуществляется с помощью четырёх роторов, которые располагаются друг над другом. Их размер составляет чуть больше метра, а конкретнее 120 сантиметров. Жизнедеятельность Mars Helicopter поддерживается солнечными аккумуляторами, а пережить холодные марсианские ночи аппарату поможет мобильный обогреватель, встроенный в него. Для успешности совершения экспедиций, марсоход будет пунктом отправления и прибытия вертолёта. Полёт будет длиться около полутора минут, а высота достигать 5 метров. Аппарат оснащён камерой в 12 мегапикселей, которая направляет свой взор вниз. Снятые изображения специалисты будут получать и обрабатывать с помощью марсоходу.
В одном и подразделений NASA была разработана система навигации, основанная на данных видеосъёмки. Это даёт возможность совершения вертолётом автономных полётов. Построенный алгоритм проводит анализ полученных изображений и сопоставляет полученную информацию с аналогичной на других устройствах.
Простые движения пальцев позволят космонавтам управлять дронами
Проект целиком и полностью был представлен норвежскими изобретателями. Они утверждают, что данная технология позволит каждому космическому путешественнику управлять дронами используя лишь самые обычные и простые движения рук. Это даёт миру возможность более эффективного исследования внеземного пространства.
Мойна Медбо Тамули, одна из руководящих проектом, рассказывает, что философия команды заключается в том, чтобы установить максимально прозрачный и плавный контакт между машиной и человеком посредством создания инновационной технологии. Операционный директор Ntention заявляет, что ей крайне приятен тот факт, что их разработка может внести огромный вклад в освоении космических просторов.
В случае одобрения внедрения технологии, у дронов будет возможность перемещаться не только вокруг Луны, но и помогать астронавтам в освоении Марса.
Понравилась статья? Не забудьте поблагодарить Турборобот - поставьте лайк и подписывайтесь на наш канал!
Ведение. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) повсеместно используются во всем мире для решения широкого круга задач, как военных, так и гражданских. В настоящее время ряд стран проводят исследования и разрабатывают собственные космические БПЛА (Unmanned space vehicles, USV).
Одна из разработок беспилотного космического корабля принадлежит американской компании Boeing. Проект был запущен в 1999 г. под совместной разработкой NASA и Boeing. На проект было выделено 173 млн. долл. Первоначально предполагалось, что аппарат будет использоваться для доставки на орбиту небольших спутников и грузов. В результате в 2003 г. было проведено наземное испытание X-37A для отработки маневрирования и посадки. В 2002 г. Boeing получил еще 301 млн. долл. на разработку орбитальной версии аппарата, который должен был быть запущен на орбиту в 2006 г. Но в 2004 г. проект из NASA перешел в ведение DAPRA [2].
В 2006 г. были проведены тестовые сбрасывания аппарата, а первые летные испытания космический аппарат X-37B прошел в 2010 г. В декабре 2012 г. этот аппарат был вновь выведен на орбиту, и провел в космосе почти 2 года, благополучно приземлившись на Землю в октябре 2014 г. Следующую миссию планируется осуществить в 2015 г.
Аппарат работает от солнечных батарей и имеет также топливные баки и реактивный двигатель, что позволяет ему совершать маневры на орбите. Первоначально X-37B создавался для разведывательных целей, но в итоге оказался универсальным. Он может выполнять функции космического перехватчика, выводить на орбиту спутники и доставлять вооружение. Аппарат снабжен теплозащитным экраном, что позволяет ему несколько раз проходить через атмосферу Земли [3].
Кроме того, в планах США – создание многоразового гиперзвукового космического беспилотника под обозначением XS-1. Перед разработчиками была поставлена задача выполнить ряд обязательных требований к проекту. Этот аппарат должен нести полезную нагрузку до 2.27 т, выдерживать серию ежедневных запусков в течение 10 дней подряд, при этом не нуждаясь в ремонте и дополнительном техническом обслуживании. Стоимость его запуска не должна быть дороже 5 млн. долл. К проекту привлечены несколько компаний (XCOR, Blue Origin и Virgin Galactic), каждая должна разработать собственный вариант аппарата. На основе этих разработок будет создан первый прототип [4].
Для разрабатываемого космического корабля предполагается создать систему удаленного управления автоматическим режимом его сближения и стыковки с другими космическими аппаратами, оснастить корабль космической навигационной системой для контроля точности посадки аппарата, а также системой предотвращения аварийных ситуаций [5].
Созданием космического БПЛА занимаются и европейские страны. Так, Италия в 2007 г. провела испытания исследовательского аппарата Castor, разработанного Центром аэрокосмических исследований (Center for Aerospace Research, CIRA). Аппарат был поднят аэростатом на высоту в 21 км, после чего в свободном падении развил скорость около 1300 км/ч, однако при приземлении он получил значительные повреждения из-за сбоя в парашютной системе. Следующий образец CIRA, названный Polluce, совершил удачный полет в 2010 г. Он был поднят на высоту 24 км, откуда перешел в фазу свободного падения, развил скорость около 1500 км/ч и благополучно приводнился. Эти аппараты являются прототипами для отработки технологии мягкой посадки космических челноков. Проект был рассчитан до 2012 г. и оценивался в 179 млн. евро [7].
В 2014 г. был осуществлен запуск первого европейского суборбитального БПЛА IXV (Intermediate eXperimental Vehicle — Промежуточный экспериментальный аппарат). В ходе полета, продолжавшегося всего 100 минут, аппарат поднялся на высоту 412 км и затем приземлился с помощью парашюта в Тихом океане. Важность проекта состоит в его исключительно мирных целях. Раньше подобные миссии проводились только в рамках военных программ [8]. IXV является совместным проектом программы подготовки будущих стартов ESA, французского космического агентства CNES и компании Arianespace. Стоимость проекта, продолжавшегося 5 лет, оценивается в 150 млн. евро. Аппарат считается прототипом космического челнока, который сможет, как обычный самолет, приземляться на взлетнопосадочную полосу [9].
Возможность использования космических беспилотных аппаратов несколько раз определяет ряд их преимуществ перед обычными пусковыми установками. Полезные нагрузки таких аппаратов могут быть изменены в соответствии с задачами, а их универсальность дает некоторую экономию, особенно для разведывательных целей. Стоимость ракетных ускорителей для вывода космического самолета на орбиту оценивается в 150-200 млн. долл. [6].
В табл.1 приведены технические характеристики некоторых космических БПЛА.
Таблица 1. Беспилотные космические летательные аппараты.
Reaction Engines Limited,
Chinese Academy of Launcher Technology
The University of Queensland
Взлетная масса, кг
Масса полезного груза, кг
2013 – закончился неудачей
Стоимость раз- работки, млн. долл.
Беспилотные космические системы для исследования других планет. Космические программы ряда стран нацелены на исследование различных планет. Для осуществления поставленных целей необходимы космические аппараты, способные достигнуть этих планет, а также провести на них исследования, разведку, передать на Землю важные сведения. Ученые предлагают использовать для миссий на планетах БПЛА.
Для исследования и изучения Титана, фотографирования поверхности этого спутника Сатурна создан космический беспилотник Aviatr, разработка которого финансируется NASA. Предполагается, что аппарат сможет достаточно долгое время находиться над поверхностью спутника, а в конце своей миссии приземлиться на его поверхность. Стоимость самого аппарата и его доставки на орбиту оценивается в 715 млн. долл., а старт миссии запланирован на 2017 г. [14].
Стратосферные БПЛА. В разных странах разрабатываются проекты стратосферных БПЛА. Одним из первых аппаратов подобного вида был Global Observer производства американской компании AeroVironment, разработка которого была начата в 2007 г. в рамках программы NASA Joint Capability Technology Demonstration. На разработку аппарата было выделено 140 млн. долл. [17]. Этот аппарат имеет возможность вести разведку с высоты до 20 км, находясь в воздухе 5-7 дней без посадки и дозаправки. Создание этого БПЛА позволило американским военным использовать его в качестве защищенной стратосферной платформы для разведки и коммуникации, заменяя тем самым космические спутники связи. В 2010 г. начались работы над проектом стратосферного БПЛА компании Boeing Vulture (Solar Eagle), который должен быть способен находиться в полете 5 лет. Под этот проект компания получила 89 млн. долл.
В настоящее время разработка стратосферных БПЛА перешла на новую стадию, когда появилась возможность использовать эти аппараты в качестве геостационарных спутников, но гораздо более дешевых и легко заменяемых. Их экономическая эффективность в сочетании с использованием новых технологий длительного нахождения на одном месте (от нескольких недель до нескольких лет) определяет их коммерческую ценность, особенно в тех регионах, которые не разработали альтернативной наземной инфраструктуры для сотовой связи, таких как Африка, Китай и Индия.
Стратосферные БПЛА способны выполнять ряд задач, ставящихся перед космическими искусственными спутниками, но при этом они обладают способностью садиться на поверхность для технического обслуживания и пополнения запасов энергии, что делает их применение экономически выгодным. Они могут проводить тепловую и аэросъемку, осуществлять контроль за экологической ситуацией, поддерживать работы аварийных и спасательных служб, создавать временные коммуникационные и навигационные системы.
В рамках программы High Altitude Pseudo-Satellite (HAPS) был создан беспилотник Zephyr, который в сентябре 2014 г. поднялся на ре кордную высоту, превышающую 18 км, и находился в воздухе почти сутки. Вес аппарата составляет всего 34 кг при размахе крыльев в 18 м. Аналогичная разработка была осуществлена компанией Titan Aerospace, создавшей атмосферные БПЛА Solara 50 и Solara 60, работающие на солнечных батареях. Возможности, открывающиеся в связи с использованием таких БПЛА, привлекли компанию Google, и в апреле 2014 г. она приобрела Titan Aerospace. Ранее планы на ее приобретение имела компания Facebook, но в результате ею была куплена британская компания Ascenta, участвовавшая в разработке упоминавшегося ранее БПЛА Zephyr [18].
Покупка Google и Facebook компаний, производящих стратосферные БПЛА, имеет одинаковую цель – обеспечить покрытие сетью Интернет труднодоступных регионов Земли, а также районов, пострадавших от различных природных катаклизмов. Стратосферные БПЛА, находясь на высоте около 20 км, в будущем смогут обеспечивать подключение к Интернету со скоростью до 1 Гбит/с местности в радиусе 1.6 км, при этом не требуя ремонта в течение 5 лет [19]. Кроме того, беспилотники Solara будут вести фотосъемку для карт Google, контролировать состояние атмосферы и т.д.
Полеты в стратосфере могут осуществлять и два БПЛА разработки компании ARCA: AirStrato Explorer и AirStrato Pioneer. Эти модели похожи на военные беспилотники, Первый аппарат больше по размерам и весу и способен подняться на высоту до 18 км. Управление аппаратами осуществляется через спутник или GPS. В 2015 г. ожидается начало серийного производства этих БПЛА, а стоимость их оценивается в 140 и 80 тыс. долл. соответственно [3].
Компания Homeland Security Market Research еще в 2008 г. высоко оценивала потенциал рынка стратосферных БПЛА для обеспечения мобильной связью труднодоступных регионов Земли. А компания Market Info Group, оценивая рынок стратосферных БПЛА примерно в 100 млн. долл. в 2012 г., прогнозирует его рост по пессимистическому сценарию до 37.8 млрд. долл., а по самому оптимистическому – до 720 млрд. долл.[20].
Заключение. Таким образом, с одной стороны, космические и стратосферные БПЛА открывают новые возможности для человечества, как в области исследования других планет, так и для улучшения жизни на Земле, а с другой – использование их в военных целях, размещение на них вооружения может привести к непредсказуемым последствиям.
1. The Quadrennial Defense Review 2014 – U.S. Department of Defence, 2014.
20. Stratospheric UAV Payloads – Technology and Market Forecast – 2012-2021 / Market Info Group LLC, 2011.
Эта статья является дополнением к истории возникновения воздухоплавания, авиации и покорения космоса и более подробно останавливается на истории создания беспилотных летательных аппаратов.
История возникновения воздухоплавания, авиации и покорения космоса
Это обзорная статья, в которой кратко изложена информация об истории воздухоплавания, авиации и покорения космоса.
"Беспилотным летательным аппаратом" (или сокращенно БПЛА) называют любой летательный аппарат, совершающий полет без экипажа на борту. В разговорной речи чаще говорят "беспилотник" или "дрон" (от английского "drone" – "трутень", как назвал этот вид аппаратов капитан третьего ранга Делмар Фарни в 1936 году).
Стоит отметить, что Международная организация гражданской авиации (ИКАО) разделяет радиоуправляемые модели и БПЛА, указывая, что первые предназначены прежде всего для развлечения, а значит их использование должно регулироваться иными правилами (местными, а не международными), но мы здесь расскажем о появлении самой идеи беспилотных летательных аппаратов и истории их развития.
Первыми беспилотными аппаратами, поднявшимися в воздух, можно считать воздушные шары, снаряженные бомбами, которые собирались сбросить австрийцы на итальянские позиции в Венеции 22 августа 1849 года. Воздушные шары не были управляемыми (плыли по ветру, что сыграло злую шутку с австрийцами), но были оснащены бомбосбрасывателями на электромагнитах.
balloonbombs.jpg
Бомбардировка на воздушном шаре, 1848 (Источник: д-р Юрий Друшнин, Москва, Россия)
Следующий этап в истории беспилотников не относится непосредственно к летательным аппаратам, но он дал огромный толчок на пути к тем машинам, которые мы сейчас хорошо знаем. В 1889 году изобретатель, физик и инженер Никола Тесла продемонстрировал миру первый в мире радиоуправляемый кораблик. Развитие этой технологии позволило создавать радиоуправляемые торпеды, после чего стали разрабатываться и воздушные дистанционно управляемые корабли. Уже в 1897 году британец Эрнест Уилсон запатентовал систему, предназначенную для беспроводного управления дирижаблем, хотя сведения о том, была ли она реализована, отсутствуют.
Спустя всего 13 лет, в 1910 году, военный инженер из США Чарльз Кеттерин предложил создать летательный аппарат, снабженный часовым механизмом. В заданное время он должен был сбрасывать крылья и падать на врага. Эта идея была реализована, но успеха не имела, поэтому до применения на практике (в боевых действиях) дело не дошло. Однако это подтолкнуло изобретателей разных стран продолжить разработки в этом направлении, и уже в 1916 году свой первый полет совершил автоматический самолет Hewitt-Sperry, известный также как "летающая бомба" или "воздушная торпеда". Он представлял собой раннюю версию современных крылатых ракет; положение самолета в пространстве контролировалось с помощью системы гироскопов.
После Первой мировой войны несколько обычных самолетов были преобразованы американцами в беспилотные. Благодаря успеху этой доработки, уже в 1933 году англичане запустили свою радиоуправляемую мишень многократного использования Fairey Queen на базе разведывательных самолетов Fairey IIIF.
DH.82B Queen Bee – БПЛА-мишень
Такие мишени использовались военно-морским флотом при отработке навыков отражения нападения с воздуха. С тех пор беспилотники стали часто применяться на учениях. ВМФ США впервые использовал беспилотную летающую мишень на учениях в 1938 году.
Уинстон Черчилль и другие ожидают запуск Havilland Queen Bee, 6 июня 1941 года
В СССР в 1930-1940 годах в ленинградском НИМТИ разрабатывался "планер специального назначения", который запускался с "воздушного старта" и садился на воду. Он мог нести одну торпеду, при этом его наведение на цель производилось по инфракрасному лучу. А уже в 1941 году в СССР тяжелый бомбардировщик ТБ-3 был успешно применен в качестве беспилотного самолета для подрывов мостов.
Вторая мировая война оказала существенное влияние на развитие радиоуправляемого оружия. В этот период были созданы не только планирующие бомбы Henschel Hs 293 и Fritz X, но и крылатая ракета "Фау-1" (1942) и баллистическая ракета "Фау-2" (1942).
Старт ракеты "Фау-2" с полигона Маас, Голландия, между 1942 и 1945 годами.
За время Второй Мировой Войны фирма Radioplane создала для ВВС США почти 15 тысяч БПЛА, в том числе модели QQ-3 и QQ-14, различные модификации беспилотного ударного бомбардировщика Interstate TDR-1, а также целый ряд управляемых авиабомб, включая самонаводящуюся планирующую бомбу ASM-N-2 Bat – первое в мире полностью самонаводящееся оружие.
615.jpg
ASM-N-2 Bat поражает цель
Холодная война дала новый толчок развитию технологий БПЛА. В 1960-х годах стали активно применять дальнобойные разведывательные дроны, способные записывать видеоматериал, собирать информацию об условиях местности и т.п. Такие шпионские беспилотники позже стали использоваться и для мирных целей.
С каждым годом механизмы беспилотных летательных аппаратов совершенствовались, а их популярность в различных отраслях продолжала расти. В современном мире они применяются уже не только в военных, но и в гражданских целях (сельское хозяйство, строительство, противопожарная безопасность и т.п.); они занимаются не только мониторингом районов, сбором погодной информации, но даже перевозкой грузов. Сравнительно недавно были разработаны почтовые дроны, доставляющие небольшие посылки:
Для исследователей паранормальных явлений знание истории развития, форм и назначений беспилотных летательных аппаратов необходимо, поскольку, в связи с разнообразием их конструкций, а также низкой осведомленностью о них гражданского населения (например, в силу секретности технологий) БПЛА во все времена легко можно было принять за НЛО.
Беспилотные космические аппараты эффективны, сравнительно дешевы и обеспечивают непосредственно: связь, телевидение, навигацию, метеорологию, помощь в поисках полезных ископаемых и в оценке перспективных земель для сельского хозяйства и т. д. и т. п.
Из опыта работы с орбитальным солнечным телескопом ОСТ (новое о короне Солнца), ручным фотометром (тонкая структура атмосферы Земли) следует, что сложную прецизионную аппаратуру иногда целесообразно сначала отработать на борту орбитальной станции, а после этого запустить в виде обслуживаемого автомата.
Казалось бы, с пилотируемыми полетами у нас все замечательно. Регулярно сменяют друг друга международные экипажи на МКС в настоящем. Планируются межпланетные полеты на астероиды и Марс в будущем. Не говоря уже об освоении Луны.
Итак, пилотируемые полеты, как очень дорогие и малоэффективные не нужны?
Возможен и другой тип обслуживания, предложенный К. П. Феоктистовым.
Когда мы проводили аналогичные эксперименты непосредственно на борту орбитальной станции, то передвижение космонавтов и особенно физические упражнения нарушали однородность сплавов.
Таким образом, человек на борту космической станции необходим прежде всего для обслуживания автоматически работающих приборов, а не для штатной непрерывной работы с ними. Иначе КПД научной деятельности не превосходит КПД старого паровоза (3–5 %), т. к. много времени космонавта уходит на сон, питание, физ. упражнения и туалет.
Мы даже в принципе не знаем, как убрать весь этот мусор. Ловить сетью, уничтожать лазером, сбрасывать для сгорания в атмосфере, отправлять подальше в космос? Какой бы способ мы ни выбрали, как бы строго настрого ни запретили впредь сорить в космосе, все равно, еще годы непрерывно пилотируемые полеты будут опасны. Мы не можем обеспечить космический корабль или орбитальную станцию пассивной или активной защитой, как у танка. И рано или поздно, по теории вероятности, может случиться самое худшее.
Значит, остается только одно: сократить численность экипажа и время пребывания в космосе одновременно.
Для этого, как правило, не нужно устанавливать в орбитальную станцию аппаратуру, которая не работает без участия космонавтов. Человек должен летать в Космос для целенаправленного обслуживания и замены автоматической аппаратуры и не должен ей мешать, пока она исправна.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Глава 5 Беспилотные летательные аппараты
Беспилотные летательные аппараты (БЛА) Проекты 121,123,130,139,141 и 143
Беспилотные летательные аппараты (БЛА) Проекты 121,123,130,139,141 и 143 Военные специалисты в середине 50-х годов активно требовали постепенного перехода с пилотируемых летательных аппаратов на беспилотные. Беспилотная авиация становилась одной из наиболее быстро развивающихся
Глава 13 Беспилотные летательные аппараты
Глава 13 Беспилотные летательные аппараты Беспилотными боевыми летательными аппаратами в ОКБ-301 начали заниматься в начале 1950-х годов. Например, в 1950–1951 годах разрабатывался телеуправляемый самолет-снаряд С-С-6000 полетным весом 6000 кг, предназначавшийся для поражения
А роботизированный космический корабль является беспилотный космический корабль, обычно под телероботический контроль. Роботизированный космический корабль, предназначенный для проведения научных исследований, часто называют Космический зонд. Многие космические миссии больше подходят для телероботических операций, чем для экипаж операции, благодаря более низкой стоимости и меньшим факторам риска. Кроме того, некоторые планетарные направления, такие как Венера или близость Юпитер слишком враждебны для человеческого выживания, учитывая современные технологии. Внешние планеты, такие как Сатурн, Уран, и Нептун находятся слишком далеко, чтобы добраться до них с помощью современных космических кораблей с экипажем, поэтому телероботические зонды - единственный способ их исследовать.
Многие искусственные спутники роботизированные космические корабли, как и многие посадочные места и вездеходы.
Содержание
История
Первый космический аппарат-робот был запущен Советский Союз (СССР) 22 июля 1951 г. суборбитальный несение полета две собаки Дезик и Цыган. [1] Осенью 1951 года было совершено еще четыре таких полета.
Первый искусственный спутниковое, Спутник 1, был выведен СССР на околоземную орбиту размером 215 на 939 километров (116 на 507 миль) 4 октября 1957 года. 3 ноября 1957 года СССР вышел на орбиту. Спутник 2. При весе 113 килограммов (249 фунтов) Спутник-2 вывел на орбиту первое живое животное - собаку. Лайка. [2] Поскольку спутник не предназначен для отсоединения от его ракета-носительПолная масса на орбите составляла 508,3 кг (1121 фунт). [3]
Еще девять стран успешно запустили спутники с использованием собственных ракет-носителей: Франция (1965 г.), Япония и Китай (1970 г.), Великобритания (1971 г.), Индия (1980 г.), Израиль (1988 г.), Иран (2009), Северная Корея (2012), [4] [ неудачная проверка ] и Новая Зеландия (2018). [ нужна цитата ]
дизайн
В конструкции космических аппаратов ВВС США считает машину состоять из миссии полезная нагрузка и автобус (или платформу). Автобус обеспечивает физическую структуру, температурный контроль, электроэнергию, ориентацию и телеметрию, отслеживание и управление. [5]
Структура
Иллюстрация запланированного НАСА Космический корабль Орион приближение к роботизированной машине для захвата астероидов
Это физическая опорная структура. Это:
- обеспечивает общую механическую целостность космического корабля
- обеспечивает поддержку компонентов космического корабля и выдерживает пусковые нагрузки
Обработка данных
Иногда это называют подсистемой команд и данных. Часто он отвечает за:
- хранение последовательности команд
- поддержание часов космического корабля
- сбор и передача данных телеметрии космического корабля (например, состояние космического корабля)
- сбор и представление данных миссии (например, фотографических изображений)
Определение и контроль отношения
Эта система в основном отвечает за правильную ориентацию космического корабля в пространстве (ориентацию), несмотря на эффекты внешнего возмущения и градиента силы тяжести, моменты магнитного поля, солнечное излучение и аэродинамическое сопротивление; кроме того, может потребоваться переместить подвижные части, такие как антенны и солнечные батареи. [7]
Посадка на опасной местности
В миссиях по исследованию планет с участием космических аппаратов-роботов процессы приземления на поверхность планеты состоят из трех ключевых частей, обеспечивающих безопасную и успешную посадку. [8] Этот процесс включает в себя вход в планетарное гравитационное поле и атмосферу, спуск через эту атмосферу к намеченному / целевому региону, имеющему научную ценность, и безопасную посадку, которая гарантирует сохранение целостности приборов на корабле. Пока роботизированный космический корабль проходит через эти части, он также должен иметь возможность оценивать свое положение по сравнению с поверхностью, чтобы обеспечить надежный контроль над собой и способность хорошо маневрировать. Роботизированный космический корабль также должен эффективно выполнять оценку опасностей и корректировку траектории в реальном времени, чтобы избежать опасностей. Чтобы достичь этого, роботизированный космический аппарат требует точных знаний о том, где космический аппарат расположен относительно поверхности (локализация), что может представлять опасность со стороны местности (оценка опасности) и куда космический аппарат должен сейчас двигаться (предотвращение опасностей). Без возможности операций по локализации, оценке опасностей и их предотвращению роботизированный космический аппарат становится небезопасным и может легко попасть в опасные ситуации, такие как столкновения с поверхностью, нежелательные уровни расхода топлива и / или небезопасные маневры.
Интегрированное зондирование включает преобразование изображения алгоритм для интерпретации наземных данных, полученных на моментальных снимках, выполнения в реальном времени обнаружения и предотвращения опасностей на местности, которые могут препятствовать безопасной посадке, и повышения точности посадки в желаемом интересующем месте с использованием методов определения местоположения ориентира. Интегрированное зондирование выполняет эти задачи, полагаясь на предварительно записанную информацию и камеры, чтобы понять его местоположение и определить его положение, а также правильность его или необходимость внесения каких-либо исправлений (локализация). Камеры также используются для обнаружения любых возможных опасностей, будь то повышенный расход топлива или физическая опасность, такая как неудачное место для приземления в кратере или обрыве, которое может сделать посадку очень неидеальной (оценка опасности).
Телекоммуникации
Компоненты телекоммуникационной подсистемы включают радиоантенны, передатчики и приемники. Они могут использоваться для связи с наземными станциями на Земле или с другими космическими кораблями. [9]
Электричество
Электроэнергия на космические корабли обычно поступает от фотоэлектрический (солнечных) элементов или от радиоизотопный термоэлектрический генератор. Другие компоненты подсистемы включают батареи для хранения питания и схемы распределения, которые соединяют компоненты с источниками питания. [10]
Контроль температуры и защита от окружающей среды
Космические аппараты часто защищают от перепадов температуры изоляцией. Некоторые космические корабли используют зеркала и солнцезащитные козырьки для дополнительной защиты от солнечного нагрева. Они также часто нуждаются в защите от микрометеороиды и орбитальный мусор. [11]
Движение
Монотопливо
Для работы двигательной установки обычно есть окислитель магистраль и топливопровод. Таким образом осуществляется управление движением космического корабля. Но в двигательной установке с монотопливом нет необходимости в трубопроводе окислителя, и требуется только топливопровод. [13] Это работает из-за того, что окислитель химически связан с самой молекулой топлива. Но для управления двигательной установкой сгорание топлива может происходить только при наличии катализатор. Это весьма выгодно, так как ракетный двигатель становится легче и дешевле, проще в управлении и надежнее. Но недостаток в том, что это химическое вещество очень опасно производить, хранить и транспортировать.
Двухкомпонентное топливо
Двухкомпонентная силовая установка - это ракетный двигатель, в котором используется жидкое топливо. [14] Это означает, что и окислитель, и топливопровод находятся в жидком состоянии. Эта система уникальна тем, что не требует системы зажигания, две жидкости самопроизвольно воспламеняются, как только они вступают в контакт друг с другом, и создает движущую силу, толкающую корабль вперед. Основное преимущество использования этой технологии заключается в том, что эти виды жидкостей имеют относительно высокую плотность, что позволяет уменьшить объем топливного бака, что повышает эффективность использования пространства. Обратной стороной является то же самое, что и у монотопливной двигательной установки: очень опасно производить, хранить и транспортировать.
An ион Двигательная установка - это тип двигателя, который генерирует тягу с помощью бомбардировки электронами или ускорения ионов. [15] Стрельба с высокой энергией электроны к атому топлива (нейтральный заряд), он удаляет электроны из атома топлива, и в результате атом топлива становится положительно заряженным атомом. Положительно заряженные ионы проходят через положительно заряженные решетки, содержащие тысячи точно выровненных отверстий, работающих под высоким напряжением. Затем выровненные положительно заряженные ионы ускоряются через отрицательно заряженную сетку ускорителя, что дополнительно увеличивает скорость ионов до 90000 миль в час. Импульс этих положительно заряженных ионов обеспечивает тягу, продвигающую космический корабль вперед. Преимущество такого типа силовой установки заключается в том, что она невероятно эффективна в поддержании постоянной скорости, необходимой для путешествий в дальний космос. Однако количество создаваемой тяги чрезвычайно низкое, и для работы требуется много электроэнергии.
Механические устройства
Механические компоненты часто необходимо перемещать для развертывания после запуска или перед посадкой. Помимо использования моторов, многие одноразовые движения управляются пиротехнический устройств. [16]
Роботизированные и беспилотные космические корабли
Контроль
Космические зонды
Космический зонд - это роботизированный космический корабль, который не вращается вокруг Земли, а вместо этого исследует дальнейшее космическое пространство. [1] Космический зонд может приблизиться к Луне; путешествовать по межпланетному пространству; облет, орбита или посадка на другие планетные тела; или войти в межзвездное пространство.
SpaceX Dragon
В 2012 году SpaceX Dragon вошел в историю, став первым коммерческим роботизированным космическим кораблем, который доставлял грузы на Международную космическую станцию и безопасно возвращал грузы на Землю в одном и том же путешествии, что ранее достигалось только правительствами. С тех пор он выполнил 22 грузовых рейса, последний из которых был SpaceX CRS-20. Космический корабль Dragon заменяется грузовым вариантом SpaceX Dragon 2 по состоянию на 2020 год.
Читайте также: