В течение минувшего лета и даже немного ранее мы с моим замечательным собеседником и старшим товарищем Виктором Викторовичем Доценко (заведующий кафедрой органической химии в КубГУ) немало переписывались о пилотируемой космонавтике, вернее, о её стагнации. Именно благодаря этим беседам и изящным недоспойлерам Виктора я прочитал и осмыслил роман Питера Уоттса «Ложная слепота». Недавно уважаемый @SLY_G, с которым мы также не раз затрагивали эту тему, опубликовал на Хабре перевод «Как учёные снижают пагубное влияние космических полётов на организм человека». Поэтому давайте попробуем рассмотреть эту проблему в более широком контексте. Действительно, будучи голой обезьяной, человек с эволюционной точки зрения совершенно не приспособлен к обитанию в космическом пространстве и, вероятно, на абсолютном большинстве экзопланет.
В настоящее время, примерно после миссии «Новые горизонты», укоренилось мнение, что будущее определённо за роботизированными экспедициями, а пилотируемая космонавтика оказывается чрезмерно дорогостоящей, непредсказуемой и опасной. Долговременное пребывание людей на МКС и станции «Мир» показало, что два основных патологических фактора, влияющих на экипаж в космосе — это невесомость и радиация. В упомянутой над катом статье «Как учёные снижают пагубное влияние космических полётов на организм человека» указано, что космонавты испытывают двоякое пагубное воздействие: гравитационное и радиационное. Повышенное облучение в космосе — давно известная проблема. В частности, о ней многократно рассказывал знаменитый космонавт и доктор физико-математических наук Георгий Михайлович Гречко, который совершил три космических полёта и суммарно провёл на орбите почти 135 суток.
Неприспособленность организма к длительной невесомости — проблема более тонкая и неочевидная. Тем не менее, без ярко выраженной гравитации у человека не только атрофируются мышцы, и развивается остеопороз, но и деградируют сердечные клапаны, а также «всплывает» головной мозг: серое вещество сильнее обычного прижимается к верхней части черепа, из-за чего возможны нарушения сознания и восприятия.
Ещё в середине XX века следующие этапы пилотируемой космонавтики воспринимались именно как изыскательская и геолого-географическая работа на поверхности Луны, Марса и астероидов, а не как строительство всё более автономных станций в открытом космосе. К началу XXI века, когда наблюдалась постепенная деградация программы «Шаттлов» вместе с постоянными отсрочками новых пилотируемых экспедиций на Луну, укрепилось мнение, будто беспилотные роботизированные миссии не только гораздо дешевле, но и эффективнее пилотируемых. На первый взгляд, так и есть, в особенности потому что не приходится выводить в космос запасы воздуха, скафандры и другие средства жизнеобеспечения для космонавтов. Исследование Марса при помощи роверов — также большая и успешная история, показавшая, что живучесть марсоходов оказалась гораздо выше расчётной. Более того, простое сравнение процессоров, установленных на ровере Perseverance и марсианском вертолёте Ingenuity позволяет оценить, насколько мощнее и дешевле становится электроника космических роботов по сравнению с оборудованием, использовавшимся при пилотируемых лунных экспедициях «Аполлонов».
Тем не менее, научный интерес к пилотируемым космическим экспедициям вновь стал постепенно возрастать с 2016 года, когда Европейское космическое агентство запустило программу аналоговых полевых исследований «PANGAEA», призванную натренировать космонавтов в работе на местности и сборе образцов — пока на Земле. Курс проходят по два‑четыре специалиста в год, он состоит из следующих частей:
1) Основы земной и планетарной геологии, марсианской осадочной геологии и поверхностных процессов — каньон Блеттербах, Южный Тироль, Италия.
2) Изучение лунной геологии и ударных кратеров в кратере Нёрдлингер-Рис, Бавария, Германия
3) Инопланетная полевая геология и астробиология на девственных вулканических равнинах на Ланзароте, самом восточном из Канарских островов, Испания
4) Обучение дифференциации магмы и работе на лунных возвышенностях в архипелаге Лофотен, Норвегия
Достоинства пилотируемых космических экспедиций
Поскольку лунные экспедиции в рамках программы «Аполлон» до сих пор остаются единственным примером полевой работы астронавтов на поверхности внеземного небесного тела, именно на материале этих миссий можно сравнить успешность роботов и людей при таких работах. По данным аналитического отчёта, выполненного комиссией Королевского Астрономического Общества по научным аспектам исследования космоса человеком в 2005 году, человек явно превосходит роботов по следующим показателям:
Принятие решений на месте и гибкость в их принятии, что повышает вероятность случайных открытий
Выигрыш в мобильности при перемещении на местности и при развёртывании/настройке научных приборов. Так, в декабре 1972 года астронавты «Аполлона-17» прошли по Луне 35,7 километров за три дня, а марсоход «Оппортьюнити», работавший на Марсе с 2004 по 2018 год, прошёл более 45 километров.
Значительный выигрыш в эффективности при сборе образцов. Так, в рамках экспедиций «Аполлона» на Землю удалось доставить около 382 кг лунного грунта. Для сравнения: советские аппараты «Луга-16», «Луна-20» и «Луна-24» добыли всего 0,32 кг лунного грунта, а марсианский реголит доставить на Землю до сих пор не удалось.
Человек незаменим при выполнении крупномасштабных геологических работ, например, при бурении.
Только человеческий экипаж теоретически способен поддерживать в рабочем состоянии инопланетную обитаемую базу, а также астрономическое (телескопы) и навигационное оборудование, которое там наверняка будет установлено.
Последний пункт ныне воспринимается скептически, поскольку пока остаётся умозрительным. Но для сравнения можно рассмотреть, например, экспедицию STS-125, cостоявшуюся в мае 2009 года. Тогда экипажу шаттла «Атлантис» удалось провести четвёртый и последний ремонт космического телескопа «Хаббл» (семеро астронавтов за 10 дней выполнили 35 выходов в открытый космос). В 2021 году НАСА пришлось работать дистанционно — сначала телескоп перевели в безопасный режим, а затем стали по очереди включать его приборы. Притом, что срок аппарата действительно удалось таким образом продлить, о дистанционном капитальном ремонте (даже орбитальных аппаратов) пока не может быть и речи.
По-видимому, без участия подготовленных человеческих экипажей невозможны и полноценные поиски жизни на Марсе. На современных роверах нет приборов для астробиологических исследований. Насколько мне удалось найти, в последний раз астробиологическое оборудование ставили только на «Викингах» в 1970-е. По мнению астробиолога Франсес Уэстфолл, сотрудницы Национального центра естественнонаучных исследований (Франция), шансы найти марсианскую жизнь при помощи одних только роботов близки к нулю. Даже если на Марсе существовала какая-либо многоклеточная жизнь, она должна была исчезнуть не менее полутора-двух миллиардов лет назад, и какие-либо окаменелости такого возраста современная техника просто не отличит от горных пород. Если же марсианская жизнь была условно «бактериальной» и вообще не фоссилизировалась, то искать потребовалось бы именно биохимические аномалии, то есть, «необычное в неизвестном». Алгоритмизировать для робота условия такого поиска в настоящее время вряд ли возможно, правда, здесь открываются интересные возможности для обучения с подкреплением.
Как марсоходы жизнь искали
Как видно из этой иллюстрации, на Марс было успешно спущено восемь экспедиций (в том числе, работающие ныне роверы «Кьюриосити» и «Персеверанс». Районы их посадки, в частности, знаменитый кратер Гейл, подбирались как наиболее вероятные последние оазисы жизни на Марсе, но сами роботы не оборудованы приборами для тонкого биохимического анализа. Они просто топографы и первопроходцы. В частности, именно в кратере Гейла «Кьюриосити» нашёл в 2018 году древние органические молекулы, но без участия человека невозможно определить, могли ли они иметь биологическое происхождение. В качестве первопроходцев марсоходы безусловно выигрывают у человека, но ни на какую сложную работу и даже на саморемонт такие машины в обозримом будущем окажутся неспособны. Современные марсоходы требуют регулярного навигационного контроля с Земли (из ЦУП), так что в 2012 году для специалистов, управлявших «Спирит» и «Оппортьюнити» даже были впервые сконструированы часы, идущие по марсианскому времени (сутки на Марсе называются «сол» и длятся 24 часа, 39 минут и 35 секунд) Эта модель называлась EZ430 Chronos. Кстати, в 2019 году российский дизайнер Константин Чайкин сконструировал часы «Марс Конкверор», показывающие сразу земное и марсианское время.
При этом пилотируемые космические полёты остаются запредельно дорогими. Всего один запуск программы «Спейс Шаттл», действовавшей с 1969 по 2011 год, обходился примерно в $450 миллионов. Космический челнок выводил на орбиту до 23 000 килограммов полезной нагрузки, а возвращать мог примерно до 14 500 килограммов. По нынешним ценам даже килограмм золота стоит чуть менее $37 000, то есть, программа «Шаттл» была изначально убыточной. Исходная смета МКС составляла около $8 миллиардов, но в итоге станция обошлась примерно втрое дороже. В отличие от «Шаттла», космическая станция оставляет хотя бы слабую возможность окупаемости — например, если бы там было можно выращивать кристаллы и материалы (в частности, тонкие полупроводники и лекарственные действующие вещества), не формирующиеся в условиях земной гравитации. Но пока приходится признать, что долговременные орбитальные пилотируемые экспедиции представляют строго научный интерес, и что если у пилотируемой космонавтики и есть будущее — то оно за колонизацией Луны, Марса и других небесных тел.
Биологические осложнения
Начнём с того, что человек примерно на 70% состоит из различных жидкостей, представляющих собой водяные растворы. При отсутствии привычной гравитации эти жидкости «перераспределяются вверх», то есть в избытке поступают в грудную клетку и в голову. Образуются отёки и возрастает внутричерепное давление. До сих пор врачи обнаруживают новые мелкие, но опасные изменения такого рода: например, в условиях микрогравитации у космонавтов деформируются глазные яблоки.
Проблемы со зрением у космонавтов были впервые отмечены в 2009 году, когда на МКС работал астронавт Майкл Дж. Баррат, врач по профессии. Он совершал шестимесячный космический полёт и заметил у себя странную дальнозоркость. В том же экипаже оказался канадский астронавт Роберт Триск, тоже имевший медицинское образование и подтвердивший наблюдения Баррата. Обследовав друг друга, коллеги обнаружили у себя не только дальнозоркость, но и признаки разбухания зрительных нервов и помутнение сетчатки. УЗИ‑исследование показало, что глазные яблоки сжаты с боков и приобретают несколько продолговатую форму, вероятно, из‑за того, что в череп и его глазные полости может просачиваться спинномозговая жидкость.
Другая проблема, известная с начала 2010-х — истончение костей и остеопороз у космонавтов. Потеря костной массы идёт со скоростью 1–2% в месяц и сопровождается ослаблением мышц, в том числе сердечных. По‑видимому, организм в условиях невесомости просто гораздо меньше нуждается в поддержке опорно‑двигательного аппарата и утилизирует его гораздо быстрее, чем на Земле. Впрочем (позаимствую иллюстрацию из статьи @SLY_G) простые физические нагрузки, например, работа на беговой дорожке, плюс приём препаратов от остеопороза, позволяют почти полностью предотвратить потерю костной массы.
Радиационное облучение при космическом полёте также приходится принимать как данность. По словам Георгия Гречко, за самый длинный свой полёт он «нахватал столько, сколько получил бы за одновременный рентген желудка и позвоночника». На следующей схеме даны примерные дозы в миллизивертах, характерные для проживания на уровне моря, пребывания на МКС, полуторагодичного полёта к Марсу и годичного пребывания на Марсе. Учитывая консервативность этих оценок, марсианская экспедиция с огромной вероятностью обернётся для человека подорванным здоровьем и/или лучевой болезнью.
Без роботов не обойтись
Если не ограничиваться исследованием Марса и Луны, то приходится признать, что в большинстве районов Солнечной системы сугубо пилотируемые миссии просто неприменимы. На Меркурии или Венере для них просто слишком жарко, а в поясе астероидов или на спутниках планет-гигантов — слишком холодно. Кроме того, даже на Марсе человек неизбежно оставил бы столько мусора (в особенности при авариях или других нештатных ситуациях), что обязательно загрязнил бы планету земной органикой, и отличить её от потенциально автохтонной марсианской было бы невозможно. С другой стороны, только люди могли бы в ходе космической экспедиции принимать быстрые нестандартные решения, проявлять изобретательность, здравый смысл, а также общий искусственный интеллект (AGI), которым роботы в обозримом будущем обладать не будут. Люди обязательно нужны для ремонта роботов и/или станции, а чисто беспилотную станцию пришлось бы оснащать с большой избыточностью, закладываясь на неизбежный выход машин и механизмов из строя.
По-видимому, на данном этапе любые экспедиции по исследованию планет, спутников и астероидов в солнечной системе могут строиться только как комбинированные робо-человеческие с главенствующей ролью людей. В 2022 году марсоход «Персеверанс» был впервые переориентирован на новый вид миссий, которые называются «sample return» (со сбором и возвратом образцов). «Персеверанс» раскладывает образцы по герметичным пробиркам, которые оставляет в заранее выбранном с Земли месте; в данном случае это точка в марсианском кратере Езеро. В перспективе весь этот массив образцов могла бы забрать и изучить пилотируемая экспедиция с Земли. В настоящее время и NASA, и японское космическое агентство разрабатывают проекты марсианских миссий, которые изначально строились бы по принципу «sample return», но, к сожалению, в прошлом году этот проект откладывался, как минимум, до 2028 года. Впрочем, марсианская пилотируемая экспедиция должна быть рассчитана на доставку настолько больших объёмов полезной нагрузки с Марса на Землю, что пара килограммов грунта в данном случае не будет играть решающей роли. Самое время поучиться их собирать. В целом же описанные проблемы и тенденции выглядят пессимистично и скорее могут быть решены приближением искусственного интеллекта к человеческому (тогда, действительно, за беспилотными космическими экспедициями среднесрочное будущее), чем киборгизацией человека с целью адаптации нашего организма к долгосрочной работе за пределами Земли.
Комментарии (69)
Yukr
30.09.2023 22:10Интересно, есть ли планы использовать не автономных роботов, а "аватаров" под управлением человека? Эти технологии используются уже сейчас, при телехирургии, например. Будет по любому дешевле отправить лишнего аватара, чем обеспечивать защиту космонавтов. Нужно только попытаться найти более быстрый способ связи, чтобы время прохождения сигнала не сказывалось фатально.
BugM
30.09.2023 22:10+12Нужно только попытаться найти более быстрый способ связи, чтобы время прохождения сигнала не сказывалось фатально.
Всего-то придумать и реализовать в железе другую физику. Мелочи.
alexEtse
30.09.2023 22:10+1Всего-то придумать и реализовать в железе другую физику. Мелочи.
Нннну.... Вот тут и не такое возможно :)
Yukr
30.09.2023 22:10-1Ну вот Эйнштейн как-то взял и придумал. Откуда мы знаем, может кто сейчас в патентных бюро сидит и что то такое обдумывает...
Nansch
30.09.2023 22:10+2Эту задачу можно решить, оставив операторов на орбите. Аватары десантируются на невозвращаемой инженерной платформе. Операторы посменно рулят ими с орбиты. Логистика сильно упрощается, если не надо взлетать с планеты. Годик-другой одна команда порулила, а там и смена прилетела.
Yukr
30.09.2023 22:10Тоже сначала об этом подумал, но операторов надо защищать от радиации по пути и на орбите, думаю общий выигрыш по стоимости если и будет, то минимальный
saag
30.09.2023 22:10+2Конечно есть, например записать сознание пилота на радиационно-стойкую флэшку и отправить рулить дроидом на Марс бидонвилли строить,на астероиды за платиноидами, на Меркурий гафний копать, на Титане углеводороды экспортировать, на Европе кино подледное снимать, потом через нейроадаптер смерживать ветки сознания или подключать как расширение базовой памяти.
kipar
30.09.2023 22:10второй этап необязателен. Пусть просто результаты работы отсылает.
saag
30.09.2023 22:10+4Зато потом на основе этих записей можно открыть турагенство - "Хотите ощутить себя специальным агентом на Марсе, полетать в облаках на Титане, увидеть Солнце вокруг себя, обращайтесь в наше агенство (логотип "Total recall")...
nikolz
30.09.2023 22:10+8"программа «Шаттл» была изначально убыточной "
Любая программа исследований изначально убыточна.
Более того , любой бизнес изначально убыточен.
alexEtse
30.09.2023 22:10+3"программа «Шаттл» была изначально убыточной "
Любая программа исследований изначально убыточна.
Правильнее было сказать - "экономически нецелесообразной", т.к. работа Шаттла была дороже одноразовых аппаратов, а наш Буран был еще дороже Шаттла из-за одноразовой ракеты. Экономическая целесообразность, т.е. экономия за счёт многоразовости, была возможна и в то время, но тогда или сам аппарат должен был быть другим, или его использование должно было быть другим.
Про Шаттл можно написать целую историю, впрочем, это уже давно сделано за нас - и он получится таким, каким получился в силу ряда стечения обстоятельств, что-то вроде ошмётка более масштабного проекта по принципу "ну не пропадать же наработкам".
nikolz
30.09.2023 22:10Полезный вес Шатла и Бурана должен был быть 30 тонн. А полезный вес Прогресса всего 3 тонны. Поэтому Шатил и Буран - это 10 одноразовых ракет.
osmanpasha
30.09.2023 22:10С Прогрессом сравнение не очень корректное, т.к. Прогресс возит, условно говоря, обычные земные коробки и предоставляет полезной нагрузке защиту от радиации, температуры и прочего; а Шаттл возил целые космические корабли со своей собственной космической оболочкой (типа Хаббла). Лучше сравнивать с Протоном - 23т на НОО, куда у Шаттла полезная нагрузка - 24т.
nikolz
30.09.2023 22:10Шатл с орбиты мог спустить 14 тонн. А сколько спустит с орбиты Протон-М?
А еще интересно сравнить начальный вес Шатла(Бурана) и Протон-М.
--------------------------------------
20 июня 2017 года в новостях появилось сообщение о том, что новая российская ракета-носитель «Союз-5» будет проектироваться исходя из опыта советской программы «Энергия — Буран». Такое заявление сделал глава РКК «Энергия» Владимир Солнцев на авиакосмическом салоне во французском Ле Бурже.
— Исходя из опыта, как создавался комплекс «Энергия — Буран», мы идем тем же самым путем. Мы также создаем сначала ракету-носитель среднего класса, затем она превращается в элементы первой и второй ступени ракеты сверхтяжелого класса. Не в стопроцентном исполнении, но можно говорить об определенной унификации, — цитируют Солнцева «РИА-Новости». — Перед нами поставлена задача создать в максимально сжатые сроки ракету-носитель сверхтяжелого класса.
alexEtse
30.09.2023 22:1020 июня 2017 года в новостях появилось сообщение о том, что новая российская ракета-носитель «Союз-5» будет проектироваться исходя из опыта советской программы «Энергия — Буран».
Ну так опыт выявленных недостатков программы - тоже опыт.
А если вспомнить про проекты Клиппер, Орёл/Федерация - то мы вообще и про 2000/2009 годы вспомним, а "Зарю" - так вообще 1985-1989. А если про Спираль/БОР - так будут вообще 60-е годы, может чуть раньше, чем начало Шаттла.
Так что принцип "обещать - не значит жениться" никто не отменял. Посмотрим, что будет на практике, и правильно ли учтут опыт предыдущих многоразовых программ, коих будет побольше, чем один лишь Буран.
PowerMetall
30.09.2023 22:10+2Шатл с орбиты мог спустить 14 тонн. А сколько спустит с орбиты Протон-М?
А насколько часто необходимо спускать с орбиты 14 тонн? ))
Valerij56
30.09.2023 22:10Шаттл неоднократно летал с орбитальным лабораторным модулем Spacelab который размещался в грузовом отсеке Шаттла, и, естественно, возвращался на Землю.
katok535
30.09.2023 22:10это не очень хороший пример, так как модуль Spacelab был, по сути, сменной частью шаттла. Да, грузоподъемность использовалась, а вот возможность снимать с орбиты объекты (возвращать) – нет.
Я стоял рядом со спускаемым аппаратом Союза и Шаттлом (в Нью-Йорке в музее) и задумался, насколько громаден Шаттл. А задачи решал примерно те же самые, не был раскрыт и востребован его потенциал, заложенный как в конструкции, так и в самом названии. Разумеется, я знаю про исключения, про ремонт Хаббла, невозможный сейчас, но в общем - так.alexEtse
30.09.2023 22:10насколько громаден Шаттл. А задачи решал примерно те же самые
Всё-таки иногда количество переходит в качество, и задачи потому не совсем те же самые, но есть "но":
- в большинстве случаев решал действительно те же самые,
- "Союза" всё-таки было маловато для МКС, но даже полёт одноразового аппарат с грузоподъёмностью 6-10 тонн (такие появились позже) был дешевле Шаттла...
- Шаттл мог бы экономически оправдать своё существование, если бы был "более многоразовым", чем он был на самом деле. Да, может быть для него было не так много работы, но если бы "сгонять" Шаттл было дешевле, чем много раз сгонять аппараты меньших размеров - это было бы оправдано. А так - не так много есть целей, которые оправдывают такие дорогие средства.
- Но в рамках "урезанного" бюджета - Шаттл сделали каким смогли. Он мог бы быть дешевле в эксплуатации, но тогда на разработку надо было затратить заметно больше средств.
konst90
30.09.2023 22:10Они решали совершенно разные задачи.
Союз - это легковая машина на три человека и багажник с грузом. Прогресс - лёгкий 2.5 тонный грузовичок. Шаттл - 20-тонный грузовик с 7-местной кабиной, спальными местами для этих семи человек и манипулятором для груза.
Союз - прилететь на готовую станцию, привезти туда немного личных вещей. Прогресс - привезти некоторое количество груза. Шаттл - привезти новый модуль станции, выгрузить его, пристыковать к станции и обеспечить людей, которые будут этот модуль стыковать и приводить в рабочее состояние, жильем и возможностью выхода через шлюз Шаттла а открытый космос для работы.
Вообще, строительство МКС (у меня есть небольшой пост про это) было бы без Шаттла невозможно, получилась бы вторая станция Мир. А потом, когда всё уже построено - да, Шаттл становится ненужным.
alexEtse
30.09.2023 22:10Буран - это еще и одноразовая ракета, самая мощная ракета в мире на тот момент (уступает более ранней Сатурн-V, к тому моменту уже не использовавшейся, но превосходит будущую Falcon Heavy). А 100 тонн "Энергии" - это ~13 "Прогрессов", на такую нагрузку до сих пор спрос неочевиден. В то время как у Шаттла - одноразовый только внешний топливный бак.
С Шаттлом получилось так, что они начинали это всё под программы космической станции как минимум, как максимум - полёта на Марс, где Шаттл предполагалось ипользовать для доставки грузов для сборки и обслуживания этой самой станции и марсианского корабля. И для Шаттла предполагался хоть и вертикальный старт, но с самолёта-носителя, потом возвращавшегося на аэродром.
Потом для NASA на это всё дело обрезали бюджет, так что накрылись и станция, и Марс, и дабы не оставить космическую отрасль без работы, продавили программу Шаттла в том виде, в каком мы её увидели - методом натягивания совы на глобус, а точнее подгона экономического обоснования под имеющийся технологический задел, но с максимально удешевлённой его доработкой до состояния MVP, получили Шаттл с одноразовым баком и избыточной на тот момент грузоподъёмностью, оставшейся от потребностей под орбитальную станцию.
Да, момент, про "максимально удешевлённой его доработкой" тоже важен - у них была развилка между "потратить много денег на разработку, но получить дешевую в эксплуатации систему, или же потратить минимум денег, но получить дорогую в эксплуатации систему из-за большого числа одноразовых компонентов" важен - пошли именно по второму варианту из-за недостатка денег.
Вроде как при 30 стартах Шаттлов в год экономическая целесообразность при этом формально была по сравнению с одноразовыми носителями. Ну хотя бы при 12 стартах в более реалистичной оценки технической готовности... Что, в общем-то, тоже было нереалистично, но т.к. истинная цель была - загрузить предприятия космической отрасли и сохранить американскую пилотируемую космонавтику, то это было не так важно, "каша из топора" у американцев в итоге получилось. Ну и "скупой платит трижды" тоже подтвердилось.
Если бы наши не "спешно бросили всё" и не начали подражать Шаттлу, а продолжили свою программу малых многоразовых аппаратов, то таки аппараты были бы способны закрыть значительную часть реальных потребностей космической отрасли вплоть до наших дней, спрос на доставку 30-100 тонн груза с учётом миниатюризации спутников - до сих пор невелик.
Valerij56
30.09.2023 22:10+2"С Шаттлом получилось так ", что военные потребовали возможность возврата с орбиты в грузовом отсеке двадцати тонн полезной нагрузки, не предназначенной для самостоятельного возвращения, иначе бы не дали денег. Реализовать это требование не удалось, но Шаттл и без того был огромной коллекцией компромиссов, типа "Швейцарский нож делает всё, но плохо" (экономически не эффективно).
Vytian
30.09.2023 22:10Бутылки с пивом швейцарский нож открывает на ура, остальное , в общем, факультативно. А, да, пижоны ещё карандаши точат, swiss wood nespresso caran d'ache.
Так и шаттлы: меня никакие экономические обоснования не убеждают, даже если б
боевую станцию "Алмаз""Салют" собирались на самом деле стырить -- за такие деньжищщи, что вложены в "Спэйс шатл", проще сразу революцию в СССР было организовать. Уж очень, очень трудно для них экономику придумать, пока дилитий с тританием на астероидах не открыли.alexEtse
30.09.2023 22:10+1Так и шаттлы: меня никакие экономические обоснования не убеждают, даже если б
боевую станцию "Алмаз""Салют" собирались на самом деле стыритьНе, не
"Алмаз""Салют". "Замочную скважину" свою они хотели. Разведспутник, сильно смахивающий на телескоп Хаббл, и даже имеющий с ним кое-то общего из технологической начинки. Но "Замочные скважины" вполне запускались Титанами и Дельтами, а про возвращения не припомню.Еще хотели межорбитальный буксир, но по-моему его так и не родили до завершения программы.
А на практике что там еще кроме спейлэбов/спейсхабов они возвращали?..
Выводить по многу действительно пригодилось вроде как на МКС, но это тот самый случай, что пилотируемая космонавтика - нынче скорее вопрос престижа, чем экономически оправданная деятельность. Неромантично, но реально.
Valerij56
30.09.2023 22:10+1На самом деле есть такое предположение (на уровне слухов), что в программе "Звездных войн" Штаты планировали размещение противоракетных лазеров с ядерной накачкой (не просите у меня пнуфов и деталей). Так вот эти лазеры с ядерной накачкой имеют ограниченный срок гарантии, и, после её истечения их предполагалось снимать с орбиты.
alexEtse
30.09.2023 22:10Просчитывались и такие варианты. В этой программе много чего вообще просчитывалось ;)
Но СОИ - это 80е, а мы говорим про 70-е в контексте Space Shuttle, или даже конец 60-х, если говорить о "зарезанной" Space Transportation System, откуда собственно унаследовали название Space Shuttle.
alexEtse
30.09.2023 22:10что военные потребовали возможность возврата с орбиты в грузовом отсеке двадцати тонн полезной нагрузки, не предназначенной для самостоятельного возвращения, иначе бы не дали денег.
Проблема еще и в том, что для проектирования и этого разработчиками не дали достаточно денег, из-за чего система получилась недостаточно многоразовой.
И если со спутником, который военные хотели заталкивать в Шаттл, еще более-менее понятно (теперь), то вот что там с орбитальными буксирами - до сих пор не пойму.
Xeldos
30.09.2023 22:10Человек незаменим при выполнении крупномасштабных геологических работ, например, при бурении.
Эээ?
dumbaq
30.09.2023 22:10+4Наши механические хозяева больше не хотят копаться в грунте. Так что бери в руки инструмент для проведения крупномасштабных геологических работ, и бури во славу роботов,
кож... космонавт!
Parfun
30.09.2023 22:10Более того, незаменим конкретный человек - Брюс Уиллис, все же фильм смотрели, наверное.
DGN
30.09.2023 22:10+2Прям в рекурсию меня этот пункт вогнал. Само понятие, обитаемой инопланетной базы как бы включает человека? Или мыши тоже подойдут?
Только человеческий экипаж теоретически способен поддерживать в рабочем состоянии инопланетную обитаемую базу
P. S. Что-то с разметкой тут, не могу понять с мобильника. При редактировании цитирование не видно и не выделяется.
misha55robby
30.09.2023 22:10+1По сути да, человек становиться не нужен. Данные могут собирать и машины.
Космос исследовали, данные собрали, проанализировали их, передали человеку
Daddy_Cool
30.09.2023 22:10К вопросу о гравитации. Размеры МКС - 108,4 на 74 метра, если свернуть это всё в кольцо - получим колечко диаметром радиусом порядка 60 метров, и если закрутить со скоростью 5 м/с, то получим "гравитацию" в 0.1g - может это уже неплохо? Наверняка у вращающейся станции много минусов, но технически думается это вполне воможно.
konst90
30.09.2023 22:10+1У вращающейся станции есть один большой минус: там нет невесомости.
МКС сейчас - это в первую очередь лаборатория. А невесомость - это единственное, чего нельзя получить на Земле. Поэтому такая станция попросту не нужна.
Daddy_Cool
30.09.2023 22:10Получим - вопрос в каких количествах.
А впрочем всё уже описано.
https://habr.com/ru/articles/545088/
https://pikabu.ru/story/pochemu_do_sikh_por_net_orbitalnyikh_stantsiy_s_iskusstvennoy_gravitatsiey_ved_yeto_tak_prosto_8842498
Javian
30.09.2023 22:10Эта модель называлась EZ430 Chronos
Это обычные часы. По-моему они продавались как спортивные под какой-то торговой маркой.
Valerij56
30.09.2023 22:10В настоящее время, примерно после миссии «Новые горизонты», укоренилось мнение, что будущее – определённо за роботизированными экспедициями, а пилотируемая космонавтика оказывается чрезмерно дорогостоящей, непредсказуемой и опасной.
Простите, а где укоренилось такое мнение? Вот, например, НАСА строит с Артемидой свои планы на полёты к Луне и Марсу, а Маск планирует начать колонизацию Марса...
Jianke
30.09.2023 22:10При отсутствии сильного ИИ, самой главной проблемой космических роботов является сильный лаг в управлении длиной в десятки минут. :-(
Lambrusco
30.09.2023 22:10мне кажется для начального этапа лучшим вариантом будет станция на орбите марса и куча управляемых с орбиты роботов на поверхности. Так можно и и стартовую/посадочную площадку построить и подготовить по максимуму заготовку под базу. Может, даже аватарообразный робот к этому времени будет готов
werpo
30.09.2023 22:10и какие-либо окаменелости такого возраста современная техника просто не отличит от горных пород.
А зачем технике их отличать? Техника - отсняла кадры и переслала на Землю, пусть там академики гадают, что это такое в кадре. Да, не оперативно, но ничего невозможного не видно в этом.
alexEtse
А насколько корректно заменять "невесомость" на "отсутствии гравитации" при объяснении процессов?
Т.к. пока речь идёт об орбитальном движении относительно Земли - гравитация никуда не девается, ускорение свободного падения на высоте орбиты МКС где-то около 8,5 м/с² - не так уж сильно меньше оного у поверхности планеты. Просто всё, что движется по орбите, находится в условно-бесконечном падении на планету, но постоянно мимо планеты промахивается, от чего и веса нет...
RigidStyle
Ну технически во вселенной нет такого места где отсуствует гравитация. Во всяком случае в известной вселенной. Поэтому термин "отсутствие гравитации" корректен только когда будет создано антигравитационное устройство, создающее зону без гравитационных волн и гравитации как таковой.
alexEtse
Действительно. Однако термины "невесомость" и "микрогравитация" действительно существуют и по сути почти об одном и том же, только с разными "акцентами", насколько я понимаю.
Удалиться достаточно далеко от тяготеющих тел, где величина g станет очень малой - не единственный способ попасть в условия невесомости или микрогравитации. Для высоте орбиты МКС величина g достаточно приличная, но невесомость есть. На короткое время можно даже не Земле это получить (потом всё-таки наступит "плюх" на землю). Есть еще точки Лагражна/точки либрации.
RigidStyle
Точка Лагранжа не с нулевой гравитацией, а просто там центробежное ускорение компенсирует ускорение свободного падения. То-есть в этой точке не только силы гравитации уравновешиваются, но и обязательно движение малого тела. Отсюда все же они не уравновешиваются (если мы будем считывать допустим волны гравитационные, то результирующая гравитация не будет нулевой, она будет направлена в сторону более массивного тела, в нашем случае - солнца).
Что же касается гравитации в межзвездном или межгалактическом пространстве, то там сложно. Так как в этом месте хоть и не будет явного ускорения свободного падения, но при этом само тело будет все еще лететь с огромной скоростью (так как звезды, галактики и т.д. сами по себе движутся). Если его остановить, то что будет? Появится ли у него ускорение? И так же важно выбрать систему отсчета. Например, что значит "остановить". Остановить - это сделать его скорость нулевой относительно локальных линий пространства-времени, или относительно чего? Да и в конце концов, а что такое гравитация и как она действует на объекты. Ну то есть если мы останавливаем тело относительно пространства времени, но при этом гравитация это самое пространство время засасывает, то воздействует ли гравитация на само тело, которое мы остановили? В общем тут еще много вопросов без ответа.
alexEtse
Неверно по двум причинам. Во-первых, вы упомянули силы инерции - я не возражаю, штука удобная, но их применять надо, понимая, что делаешь. В данном случае вам надо привязать это всё к НеИСО, чтобы пользоваться ими... Но нафига, если там всё прекрасно в условных ИСО объясняется, с помощью обычной формулировки законов Ньютона?
В точках Лагранжа имеем нулевую равнодействующую сил притяжения, действующих на тело со стороны двух (или более) гравитирующих тел. Потому "во вторых" да, всё верно - в точках Лагранжа имеем нулевую гравитацию. Потому что силы, приложенные к точке, заменяются суммирующим их вектором, а если мы просуммировали все силы гравитации и получили ноль - то имеем именно нулевую гравитацию.
Гравитационные волны - это за пределами классической физики, этими сложностями применительно к динамике МКС можно пренебречь.
Разница между покоем и прямолинейным равномерным движением отсутствует. Скорость относительна. Абсолютно ускорение. Ускорение определяется силой.
RigidStyle
Почитайте что такое точка Лагранжа. Вот просто прям с главной страницы поиска гугла прочтите.
Точки Лагранжа, они же точки либрации, — это точки, в которых силы притяжения двух массивных космических тел (например, Солнца и Земли) в точности уравновешиваются центробежной силой, действующей на малое тело.
Видите там слово "центробежной силой"?
Это не точки с нулевой гравитацией, это точки, где ускорение свободного падения компенсируется центробежной силой. Разница только в том, что в отличии от орбиты планеты, тело в этой точке не носиться вокруг планеты, а летит параллельно с ней.
На счет того, что бы чем то пренебречь, что за пределами классической физики. Давайте пренебрежем еще космосом, ведь небо - это твердь. Небесная твердь. Это было "классической теорией" сотни и тысячи лет. Почему вы пренебрегаете одним, а не пренебрегаете другим? Вот я говорю, что земля плоская, и людь на ней - творенье божье. И если что то и летает, то потому, что на то божья воля. А вы богохульничаете со всеми этими точками Лагранжа и вас надо сжечь как еретика. Почему нет? Если пренебрегать чем то, то давайте уже пренебрегать полностью, не в чем себе не отказывая, а не только тем, чем пренебрегать выгодно ЛИЧНО ВАМ, что бы доказать свою точку зрения.
P.S. Тут нобелевки дают за гравитационные волны, а вы предлагаете ими пренебречь. Гениально...
Разница между покоем и равномерным движением НЕ отсутствует. Или вы опять решили пренебречь? Только на этот раз СТО и ОТО?
alexEtse
Выдача гугла стала академически верным источником информации?.. Ну, можно и ChatGPT тогда спросить, не удивлюсь, что какой-то из вариантов ответа у него будет гораздо точнее.
Лучше в Педивикии посмотрите, там гораздо лучше описано.
А вы в курсе, что в ньютоновский физике сил инерции (к которым относится в т.ч. и т.н.з. центробежная сила, сила Кориолиса и пр.) не существует?
То, что мы в неинерциальных системах отсчёта можем вводить такие математические абстракции, как силы инерции, не означает, что можно забИвать на их физический смысл. Силы инерции не обусловлены физическими взаимодействиями, потому не понимая, как и для чего они используется, лучше считайте, что сил инерции не существует, с меньшей вероятностью ошибётесь.
BugM
А вот тут можно поподробнее? Наука говорит что одно другого невозможно отличить.
Вот прямо так
RigidStyle
Да, но так же Энштейн говорит, что объект с большей скоростью обладает большей массой (по всем известному закону) и большей энергией. То-есть вы рассматриваете систему "изнутри" нее самой.
Когда мы рассматриваем "нулевое ускорение (невесомость)" изнутри космического корабля, то да, процессы там в Ньютоновской физике протекают так же, как будто бы там нет вообще никакой гравитации. Таким образом мы можем посмотреть на точки Лагранжа как на точки невесомости. Но вопрос был в формулировке "отсутствие гравитации". Обычно когда мы говорим об отсутствии гравитации мы говорим об отсутствии ускорения свободного падения, но это не верно, так как ускорение - это следствие воздействия гравитации, и мы можем скомпенсировать его другим ускорением, что обычно и делается, но гравитация - это нечто большее, чем просто "сила притяжения объектов" (вообще мы не знаем, что это такое, если бы мы знали что это такое, но мы не знаем что это такое).
Так например уже сейчас понятно что гравитация само простратснво-время искажает (искривляет). Но в какой то момент начинает прям засасывать его (черная дыра), но это не точно, возможно и более легкие объекты его засасывают. И тогда получается, что движущиеся объекты ведут себя иначе, чем объекты, что не двигаются (относительно пространства времени), более того, возьмем скорость света. Она привязана к пространству времени. И объекты, движущиеся в пространстве времени с разными скоростями обладают разной энергией и массой. То-есть если мы меряем объекты друг относительно друга или с какой то движущейся точки (как наша планета), то мы получаем не корректный результат, важно их мерять относительно пространства времени в котором они движутся, и тогда они будут разными, у них будет разная масса, разная скорость и т.д.
То-есть говоря о гравитации, нужно точно дать определение, о какой гравитации мы говорим? О силе, которая воздействует на само пространство время и влияет само время в области, в которой она воздействует, или просто о ускорении свободного падения в направлении массивных тел.
Более того (дальше уже моя теория), как мы знаем, гравитация засасывает пространство время, ну так например черная дыра не фотоны притягивает (так как у них нет массы спокойствия и гравитация на них не действует) а само пространство время, в котором эти фотоны движутся, и скорость засасывания пространства-времени выше, чем скорость движения фотонов.
А теперь что мы знаем по по теории относительности? При скорости света у объекта будет бесконечная масса и бесконечная энергия. Но что будет на скорости близкой к скорости света?
Масса постепенно будет расти, по мере того, как скорость объекта приближается к скорости света, и в какой то момент масса станет на сколько большой, что по сути объект станет черной дырой (не в своей системе отчета, так как он весь целиком движется, но в нашей (внешней) системе отсчета), и что в этот момент произойдет? Когда объект станет черной дырой, он начнет активно засасывать пространство время со скоростью, превышающей скорость света, таким образом, объект, несущийся сквозь вселенную, фактически "вырвет" кусок пространства-времени вокруг себя, провалившись, если так можно выразиться, в подпространство (есть подозрение что вселенную проектировал не дурак, и это такая защита от того, что бы она не сколапсировала от того, что в ней окажется что то с бесконечной массой и энергией). Ну и то, что произойдет дальше, это по сути будет "варп пространство" или "пузырь" некий (можно погуглить "пузырь Алькубьерре"), в котором объект будет путешествовать вне пространства времени (нашего), находясь в неком подпространстве в пузыре из пространства, которое он захватил с собой (то есть для корабля ничего не будет происходить, и для вселенной по сути тоже, если только он не решит "вырвать кусок пространства" рядом с каким то другим объектом, аля как в игре "иксион", где корабль во время прыжка с орбиты луны захватил с собой часть луны).
То-есть разогнав объект до какой то скорости, мы просто в какой то момент провалим его в подпространство, ну а то, что объект может войти в подпространство, и, фактически, исчезнуть из нашей реальности, двигаясь с другой скоростью просто, уже говорит о том, что есть разница, с какой скоростью движется объект.
alexEtse
Не забывайте про самое главное: всё, что зависит от скорости - относительно, т.к. скорость всегда относительна системы отсчёта. Но вот скорость света везде одинаковая. Про это, собственно, вся теория относительности.
Так что в разных инерциальных системах отсчёта всё, что зависит от скорости, выглядит по-разному. Но так же, как и в классической механике, покой от прямолинейного равномерного движения неотличимы.
RigidStyle
Если мы, условно, повесим часы на солнце и на землю, а потом сравним их, то они будут показывать разное время через какое то время. Внутри системы отсчета "солнце" это не важно, как и внутри системы отсчета "земля". Но когда мы сравниваем эти две системы с третьей точки, то они не одинаковые. Я об этом.
На счет всякого пренебрегания. Мы задачку по физике школьную решаем, ферических коней в вакууме рисуем, или про устройство вселенной говорим? Если задачку по физике, то да, можно пренебрегать, если про вселенную, то даже если у нас нет детектора, способного уловить какие то ультра малые величины, это не значит, что ими можно пренебрегать, так как никто не отменял гистерезис.
alexEtse
Тут еще хуже - время зависит от системы отсчёта, "одновременность" тоже относительна. Так что даже если с т.з. наблюдателя на Земле часики у него и на Солнце идут синхронно (этому ничто не мешает), то для наблюдателя на Марсе они будут рассинхронизированы. И более того, для него они и не были никогда синхронизированы, и события на Земле и Солнце для него происходят не в том порядке, что для наблюдателя на Земле. Хорошо хотя последовательность причинно связанных событий обещали сохранить, для несвязанных причинно событий сохранение последовательности не обещали.
Хотя есть исключение для определённого направления движения.
alexEtse
Ну и по остаткам:
Ну если вы соорудите прибор, погрешность измерения которого применительно к массогабаритам МКС будет ниже эффекта от упомянутых гравитационных волн - вам точно дадут Нобелевку. Тут же ж всё хитро - для расчёта орбиты вполне можно пренебречь релятивистскими эффектами (ну если это не орбита Меркурия, или не долгосрочный расчёт орбиты), а вот для работы GPS - уже нельзя. Ну нельзя для него пренебречь микросекундами...
Отсутствует. Ибо принцип относительности Эйнштейна, раз вам 1-го закона Ньютона мало.
rapidstream
Имеется ввиду выражение "отсутствие воздействия гравитации", которое для простоты сокращают.
alexEtse
"Отсутствие воздействия гравитации" - тоже некорректно, т.к. в "отсутствии воздействия гравитации" не было бы возможности двигаться по околоземной орбите, МКС бы просто висела на месте (ну или двигалось прямолинейно и равномерно). А она благополучно падает на Землю с ускорением 8,5 м/с² (всего-то 1,3м/с² меньше, чем на поверхности планеты), просто промахивается мимо Земли и потому никак не упадёт.
Вот в точках Лагранжа да, можно говорить об отсутствии воздействия гравитации, т.к. там гравитационные воздействия тяготеющих тел скомпенсированы.
Термин "микрогравитация" действительно существует, но он в каком-то смысле аналог "невесомости".
Все описанные проблемы у космонавтов - именно из-за отсутствия веса. Отсюда и предложения типа вращающихся модулей, например.
Qlavrt
Технически/математически ответ на ваш вопрос такой: вообще не корректно. В современном научном понимании под невесомостью понимается состояние, когда кроме гравитации на тело не воздействуют никакие другие силы! Это не мое умозаключение - послушайте лекции Алексея Семихатского, известного популяризатора науки, специализирующегося в этой области.
На земле гравитация ощущается, потому что мы опираемся на твердую поверхность, которая "сопротивляется" движению к центру притяжения. А на высоте орбиты МКС (и любой другой) - такой поверхности нет: корпус МКС ни на что не опирается и падает вместе с космонавтами. Путаница в понимании возникает из-за математически неверного применения терминов, например "микрогравитация" (вы сами правильно написали, что на высоте МКС она технически нифига не микро), или "отсутствие воздействия гравитации" (тут тоже правильно написали, что это очень редкие места).
alexEtse
Насколько я понял, термин "микрогравитация" достаточно "нишевой", и слово "микро" может сбивать с толку... Попадалось вот такое определение - Inside the ISS a "microgravity" environment exists in which the accelerations of objects and persons relative to their surroundings is reduced to one-millionth of the value measured on the Eartch surface (9.81 m/s² or 1 g). То есть не тупо ускорение свободного падения мало, а ускорения мало отличаются от ускорений окружающих тел. Ну там по причине неоднородности гравитационного поля планеты или из-за вибраций на станции.
Мне показались странными в статье обороты типа "без ярко выраженной гравитации у человека не только атрофируются мышцы..." - с гравитацией-то на орбите МКС всё очень даже неплохо. Веса нет, а гравитация - очень даже есть.