Перспективные научные исследования на орбите

Материал из Wiki.

Межрегиональный интернет-конкурс "Гагаринский взлёт"
Данная страница создана школьниками и не может претендовать на полноту и всестороннее освещение темы.

Перспективные научные исследования на орбите

Уже в начале космической эры учёные понимали, что будущее освоение людьми нового пространства способно решать многие задачи, которые ставит перед человеком природа. В основном это мирные проблемы, связанные со здоровьем людей, их жизнеобеспечением, экологией, техническим прогрессом и т. д. (С материалами «О влиянии космических исследований на развитие науки и производства» можно ознакомиться здесь http://www.neuch.ru/referat/3999.html.)

Необходимость научных исследований ни у кого не вызывает сомнений. Значительную роль в этом процессе играют фундаментальные науки, изучающие Вселенную. Кроме того, фундаментальные космические исследования оказывают мощное прямое воздействие (с которым может сравниться разве, что оборонная индустрия) на развитие технологий (см. http://space.rin.ru/articles/html/10.html).

Космические исследования дали мощный толчок развитию наших представлений об устройстве Вселенной. Они позволяют проводить астрофизические исследования далеких объектов с помощью телескопов, вынесенных за пределы земной атмосферы, затрудняющей или исключающей возможность многих видов наблюдений с поверхности Земли. Космические аппараты способны донести научную аппаратуру до многих объектов Солнечной системы, чтобы мы могли изучать их дистанционно, но, находясь в непосредственной близости от них, или производить непосредственные - контактные исследования (in situ). В условиях длительного воздействия космических факторов: вакуума, невесомости (точнее микрогравитации, вызванной микроускорениями) и т.д. на борту космического аппарата ученые могут проводить такие биологические и технологические эксперименты, которые абсолютно невозможны на Земле.

В Федеральной космической программе России на 2006 - 2015 годы запланировано выполнение более двух десятков проектов научного назначения. Среди них полномасштабные космические проекты, в рамках которых должны быть созданы специализированные космические аппараты, снабженные целевыми комплексами научной аппаратуры. Кроме того, будет практиковаться дополнительная установка комплексов научной аппаратуры на отечественные космические аппараты, предназначенные для решения народно-хозяйственных задач, а также установка отечественной научной аппаратуры на зарубежные космические аппараты научного назначения.

Особенностью реализации научных космических проектов будет максимальное использование т.н. унифицированных космических платформ - основных составляющих космических аппаратов, на которые возлагаются функции обеспечения необходимых условий работы полезной нагрузки - целевой аппаратуры: для научных исследований, дистанционного зондирования Земли, обеспечения радиосвязи и т.п.

Модульная технология создания космической платформы позволяет с небольшими затратами и в короткие сроки адаптировать возможности платформы к применению в составе космических аппаратов разного типа с разной целевой аппаратурой. Например, в рамках проекта «Фобос–Грунт» ФГУП "НПО им. С.А.Лавочкина" разрабатывает космическую платформу, пригодную для целого ряда будущих проектов научного назначения.

Важная роль также отводится использованию унифицированной платформы для малоразмерных космических аппаратов. В рамках российского проекта «Малые космические аппараты для фундаментальных космических исследований» (МКА - ФКИ) планируется ряд запусков таких космических аппаратов. Они обеспечат получение результатов в рамках гибкой программы исследований солнечно–земных связей, наблюдений малых тел Солнечной системы, экспериментов в области астрофизики.

В рамках Федеральной космической программы России на 2006-2015 годы в разделе «Космические средства для фундаментальных космических исследований» и разделе «Космические средства технологического назначения» предусмотрено, что они и далее будут проводиться по следующим основным направлениям:

• Внеатмосферная астрофизика – получение научных данных о происхождении и эволюции Вселенной.

Современные астрофизические космические исследования позволяют получить уникальные данные об очень отдаленных космологических объектах и о событиях, происшедших в период зарождения звезд и галактик.

Это, в свою очередь, предоставляет возможность осуществить глубокий прорыв в исследовании фундаментальных свойств материи, и получить новую информацию в области ядерной и квантовой физики, теории относительности, проблем пространства - времени и т.п.

Для решения задач этого научного направления предусмотрено выполнение следующих полномасштабных космических проектов: всемирная космическая обсерватория «Ультрафиолет», астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ», космическая обсерватория «Гамма-400», космическая обсерватория «Миллиметрон», космический астрометрический комплекс «Астрометрия».

Планируется продолжить проекты, реализующиеся путем установки научной аппаратуры на отечественные и зарубежные космические аппараты: НА «Конус», НА «Памела», НА «Нуклон».

• Планетология – исследование планет и малых тел Солнечной системы.

Эти исследования имеют первостепенное значение для понимания процессов возникновения и развития Солнечной системы. Они дают ключ к познанию возможных путей будущей эволюции нашей собственной планеты, к пониманию того, как сохранить возможность существования жизни на Земле для наших потомков.

Изучение планет, их спутников, астероидов и комет включает в себя поиски жизни или ее следов, а достоверное их обнаружение само по себе явилось бы величайшим научным открытием Человечества. Нельзя так же забывать о том, что в XXI веке неизбежно последуют пилотируемые полеты к ближайшим телам Солнечной системы. Для их подготовки необходима подробнейшая информация о физических и химических условиях на этих телах.

Кроме того, изучение возможностей искусственного изменения физических условий сначала на поверхности Луны и Марса, а потом и Венеры может оказаться необходимым для расселения там наших далеких потомков. Для решения задач этого научного направления предусмотрено выполнение следующих полномасштабных космических проектов: КК «Фобос–Грунт», КК «Луна–Глоб», КК «Венера-Д».

В настоящее время успешно функционируют зарубежные космические аппараты с участием России в их научных комплексах аппаратуры: на борту космического аппарата НАСА «Марс–Одиссей» установлен российский прибор «ХЕНД»; российские ученые, как со-исследователи, участвуют во всех научных экспериментах КА «Марс–Экспресс», КА «Венера–Экспресс».

Создаются комплексы научной аппаратуры: российский комплекс НА «ЛЕНД», российский научный прибор «ДАН».

Роскосмос участвует в международном космическом проекте «Бепи Коломбо» совместно с ЕКА и ДЖАКСА путем установки на оба космических аппарата нескольких научных приборов.

• Изучение Солнца, космической плазмы и солнечно-земных связей.

Солнце и его корона представляют собой естественную лабораторию для изучения фундаментальных характеристик плазмы. Научная значимость исследований Солнца состоит еще и в том, что оно оказывает решающее влияние на основные процессы на Земле, в том числе на некоторые технические системы и на организм человека. Для решения задач этого научного направления предусмотрено выполнение следующих полномасштабных космических проектов: КК «КОРОНАС-Фотон», КК «Резонанс», КК «Интергелиозонд», КК «ТЕРИОН-Ф2».

• Исследования в областях космических биологии, физиологии и материаловедения.

Изучение воздействия невесомости на живые организмы и физиологических механизмов адаптации к ней в космических полетах, а также изучение комбинированного действия невесомости и других факторов имеют огромное значение для длительных полетов человека, столь необходимых для освоения планет Солнечной системы. Исследования внутриклеточных процессов, клеток, тканей, органов и низших организмов в целом на автоматических космических аппаратах принесли очень важные результаты.

Запланировано продолжение медико-биологических исследований по программе «Бион» на космический комплексе «Бион-М».

Использование космических средств для решения задач космического материаловедения позволяет получать в условиях микрогравитации образцы материалов обладающих уникальными свойствами по сравнению с земными аналогами. С этой целью запланировано выполнение следующих проектов: КК «Фотон–М», КК «Возврат–МКА», КК "ОКА-T-MKC". О перспективных научных исследованиях

• интервью начальника комплекса «Исследование проблем освоения космического пространства» ЦНИИмаша , доктора т.н. Г. Карабаджака «О современных проблемах и программах космонавтики» http://www.ng.ru/science/2010-04-14/9_space.html

• интервью директора исследовательского центра им. Келдыша А. Коротеева «О перспективах развития ядерных двигателей космических кораблей» http://www.gradremstroy.ru/news/perspektivy-razvitiya-yadernyx-dvigatelej-kosmicheskix-korablej.html

http://www.roscosmos.ru/main.php?id=182&bid=113&blogger=

• из «Стратегии развития России до 2020 года»: «Перспективы развития ракетно-космического комплекса России»

http://protown.ru/information/hide/4493.html

Характерной чертой космической деятельности в XXI в. становится стремление к достижению новых количественных и качественных рубежей в развитии космических систем, создание новых высокотехнологичных космических средств и систем различного целевого назначения, затрагивающих и кардинально меняющих многие сферы человеческой деятельности.

Среди перспективных направлений развития космических средств (КС) на период до 2025 г. выделяют разработки, связанные с построением глобальных адаптивных космических сетей различного назначения (связи и передачи данных, навигации и т.д.), малые, микро- и наноспутники, нейросетевые технологии, системы управления на основе технологии искусственного интеллекта, специализированных миниатюрных чипов и программных средств для обработки больших объемов информации, высокоточных микромеханических систем, высокоэффективных источников энергии и т.п.

На период 2025-2050 гг. технологические достижения и созданная научно-техническая база позволят на качественно новой основе применять воздушно-космические аппараты самого разного назначения, орбитальные энергосистемы, снабжающие по различным каналам как космические, так и наземные объекты, космические лаборатории и заводы. Дальнейшее развитие получат межпланетные исследования, которые логически должны завершиться пилотируемыми экспедициями.

Исследования на стыке биофизики, медицины, радиобиологии, электроники и т.д. получат свое завершение в создании энергоинформационного контроля и коррекции, которые позволят решать задачи мониторинга медико-биологического состояния и коррекции негативных факторов внешней среды. Развитие космических систем связи и передачи данных будет направлено на дальнейшее обеспечение глобальной, устойчивой и непрерывной связи абонентов различных классов с учетом интеграции разнотипных систем, увеличения пропускной способности сетей связи и организации многоуровневых телекоммуникационных пространств.

КОСМОС, ТУРИЗМ И НЕ ТОЛЬКО...

Российские компании «Орбитальные технологии» и «Энергия» намерены в 2016 году запустить на орбиту космический отель. На орбиту отель доставит ракета-носитель серии «Союз». Туристы смогут попадать в орбитальную гостиницу на космических кораблях «Союз», а еду и грузы будут подвозить грузовые «Прогрессы». В четырехкомнатном отеле смогут одновременно проживать до семи человек. Космический отель сможет принимать и обитателей МКС, например, во время проведения ремонтных работ на станции. Помимо приема туристов на борту космического отеля планируется проводить различные опыты. Уже заключены контракты на исследования в области медицины, кристаллизации белков, обработки материалов, дистанционного зондирования Земли.

Частная космическая фирма Excalibur Almaz планирует использовать российские орбитальные модули "Алмаз" в сфере космического туризма. Кроме этого модифицированные космические станции могут стать платформой для научных экспериментов в условиях микрогравитации. Компания Excalibur Almaz рассчитывает уже к 2013 г. предложить своим клиентам недельное путешествие на орбиту на космическую станцию, собранную из советских модулей.

ПЛАЗМЕННЫЙ КРИСТАЛЛ

Это эксперимент в новой области физики – физики пылевой плазмы, который проводится на МКС. Пылевой называется плазма, в которой, помимо электронов, ионов и нейтральных частиц, присутствуют сильно заряженные пылевые частицы микронных размеров. Наличие таких частиц в плазме приводит к ряду качественно новых, еще не исследованных эффектов. Одним из них является возникновение упорядоченных структур из заряженных пылевых частиц. Формирование этих структур вызвано наличием сильного межчастичного взаимодействия. Такого рода необычные образования возникают в разнообразных условиях: в плазме высокочастотного электрического разряда, тлеющего разряда постоянного тока, при горении газообразных и твердых топлив, под воздействием ультрафиолетового и радиоактивного облучения. В лабораторных условиях на Земле свойства кристаллической решетки в плазменно-пылевых структурах существенно искажаются действием гравитации, эксперименты же в условиях космоса устраняют это влияние. Эксперименты с плазменным кристаллом имеют важное значение для исследования конденсированного и плазменного состояния вещества, физики кристаллов, моделирования самоорганизации пылегазовых облаков в космосе, для современных плазменных технологий, получения материалов с заданными свойствами, для микроэлектронных технологий и иных приложений.