Доброе время суток, Гиктаймс!
Вчера я опубликовал статью "Догнать ?Oumuamua! Проект «Лира»", и, когда начал читать упомянутый в ней мною отчёт «Project Lyra: Sending a Spacecraft to 1I/’Oumuamua (former A/2017 U1)», the Interstellar Asteroid, быстро выяснилось, что надо бы его перевести для лучшего понимания. Начал я с самого вкусного третьего раздела «3. Concepts and Technologies», и пока переводил его, мне написал Денис Нырков, voyager-1, что он как раз перевёл начало статьи. Вот так, втроём, совместными усилиями, мы и одолели поставленную задачу. Третий участник — переводчик Гугла. Честно скажу, что без его участия я бы просто не стал возиться с этой статьёй.
Ссылки на предыдущие статьи об ?Oumuamua уважаемого участника с ником akurilov:
1) Свидание с ?Oumuamua. Впервые открыт межзвёздный объект в Солнечной Системе
2) Первый открытый межзвёздный объект оказался необычным
3) Моя обзорная статья о «Проекте Лира» — Догнать ?Oumuamua! Проект «Лира»
Примечания курсивом в круглых скобках мои. Список источников сознательно оставлен как есть, добавлены примечания. Так будет проще найти источники. В дальнейшем планирую сделать несколько переводов с названиями типа: «A Close Look at Project Lyra #00 (Пристальный взгляд на проект Лира №00)», где вместо нулей будет номер источника из списка, если кто-то захочет присоединиться — милости прошу. Кроме того, всё как в жизни, то пусто, то густо. Я хочу сделать новую публикацию о «Moon Village», благо появилась актуальная новость и интересная информация. Вот собственно, и все предисловие.
Andreas M. Hein (1), Nikolaos Perakis (1), Kelvin F. Long (1), Adam Crowl (1), Marshall Eubanks (2), Robert G. Kennedy III (1), Richard Osborne (1)
1) Initiative for Interstellar Studies, Bone Mill, New Street, Charfield, GL12 8ES, United Kingdom
2) Asteroid Initiatives LLC
Первый подтверждённый межзвёздный объект, обнаруженный в нашей Солнечной системе, ?Oumuamua (ранее известный как A/2017 U1) предоставил нам возможность прямого изучения материала из другой звёздной системы. Можно ли перехватить данный объект? Вызов в достижении объекта за разумное время трудноосуществим в связи с его большой избыточной гиперболической скоростью (скоростью за вычетом третьей космической скорости) около 26 км/с, намного быстрее чем любой аппарат, запущенный на данный момент. Эта статья предоставляет высокоуровневый анализ возможного осуществления подобной миссии в ближайшее время. Запуск аппарата с приемлемым временем порядка подготовки миссии 5-10 лет требует избыточной гиперболической скорости между 33 и 76 км/с для длительности миссии между 30 и 5 годами соответственно. Различные продолжительности миссии и их скорости требуют оценок с учётом даты запуска, предполагают вывод на траекторию перехвата одним импульсом. Изложены несколько техническим возможностей включая манёвр Оберта (или гравитационный манёвр) вблизи Солнца при помощи химических двигателей, и более продвинутая возможность с использованием солнечных или лазерных парусов. Для максимизации научного результата миссии весьма желательным является замедление аппарата у ?Oumuamua, в связи с низким научным выходом при высокоскоростном пролёте. Делается вывод что, хотя достижение объекта и является техническим вызовом, осуществление его видится жизнеспособным с технологиями, существующими уже сейчас или теми, которые появятся в ближайшее время.
19 октября 2017 года в университете Гавайев при помощи данных сети телескопов Pan-STARRS был обнаружен объект вблизи Земли, изначально названный A/0217 U1, но в дальнейшем переименованный в ?Oumuamua. Было обнаружено что этот объект имеющий скорость в бесконечности (относительно Солнца) порядка 26 км/с не привязан к Солнечной системе, и прибыл к нам из точки близкой к солнечному апексу (сверху относительно плоскости, в которой движутся планеты) из созвездия Лиры. В связи с тем, что у него не было обнаружено хвоста при приближении к Солнцу, объект не выглядел как комета и был признан астероидом. Более поздние наблюдения из Паломарской обсерватории указывали на то что объект имеет красноватый оттенок, похожий на цвет объектов из пояса Койпера [3]. Это выглядело признаком космической эрозии. Его орбитальные свойства были проанализированы в работах [2,4].
В данный момент частота попадания таких объектов в Солнечную систему слабо изучена. Так как ?Oumuamua является ближайшим макроскопическим образцом межзвёздного материала (речь идёт о т.н. галактических лучах) вероятно с отличительным изотопным отпечатком от всех объектов Солнечной системы, научный результат от получения образцов такого объекта трудно оценить. Подробное исследование межзвёздного материала на межзвёздных расстояниях, вероятно, состоится не ранее, чем через десятки лет, даже если проект Breakthrough Starshot (для примера) будет энергично развиваться. Следовательно, весьма интересным вопросом является возможность использования такой уникальной возможности отправки космического аппарата к ?Oumuamua для исследования его вблизи.
Инициатива межзвёздных исследований (Initiative for Interstellar Studies) (некоммерческая организация, основанная в Англии в 2012 году) или сокращённо «i4is», анонсировала 30 октября проект Лира для ответа на эти вопросы. Целью проекта является оценить возможность осуществления миссии к ?Oumuamua с использованием текущих и ожидаемых в ближайшее время технологий, и предложить концепцию миссии для осуществления пролётной миссии или встречи с этим астероидом. Вызов является сложным: согласно текущим оценкам, Oumuamua имеет избыточную гиперболическую скорость в 26 км/с. Это значительно больше чем любой объект, запущенный человеком в космос на данный момент. Вояджер-1 – быстрейший объект, когда-либо созданный человеком, имеет избыточную скорость в 16,6 км/с. Так как ?Oumuamua уже покидает Солнечную систему, любой аппарат, запущенный в будущем, должен будет догонять этот астероид. Однако кроме научного интереса в получении данных об этом объекте, сама по себе задача его достижения может продвинуть современные космические технологии. Следовательно, проект Лира не только интересен с научной точки зрения на данный вопрос, но также и с точки зрения технологических вызовов. Рисунок 1 отображает логотип к проекту Лира:
В данной статье представлены некоторые результаты предварительного анализа различных концепций миссии к ?Oumuamua.
С учетом гиперболической избыточной скорости и ее наклона относительно эклиптики солнечной системы первым вопросом для ответа является требуемое приращение скорости (DeltaV) для достижения объекта, ключевой параметр для проектирования двигательной системы. Очевидно, что более медленный космический корабль достигнет объекта позже, чем более быстрый космический корабль, что приведет к компромиссу между продолжительностью поездки и требуемым DeltaV. Кроме того, чем раньше запускается космический аппарат, тем короче продолжительность поездки, так как расстояние объекта увеличивается со временем. Однако дата запуска в течение следующих 5 лет, вероятно, будет нереалистичной, и даже 10 лет могут быть сложными, в случае необходимости разработки новых технологий. Следовательно, третий базовый компромисс — между датой запуска и временем отключения / характеристической энергией C3. Характерной энергией является квадрат гиперболической избыточной скорости, который можно понимать как скорость на бесконечности относительно Солнца. Эти компромиссы зафиксированы на рисунке 2. На рисунке представлена ?? характеристическая энергия для запуска в отношении продолжительности миссии и даты запуска. Предполагается импульсная силовая установка с достаточно короткой продолжительностью тяги. Планетарного или солнечного полета не предполагается, только прямой запуск к объекту. Можно видеть, что существует минимум C3, что составляет около 26,5 км/с (703 км^2 /с^2). Однако это минимальное значение быстро увеличивается, когда дата запуска переносится в будущее. В то же время большая продолжительность миссии приводит к уменьшению требуемого C3, но также предполагает встречу с астероидом на большем удалении от Солнца. Реалистичная дата запуска зонда будет в будущем не менее 10 лет (2027 год). В этот момент гиперболическая избыточная скорость уже составляет 37,4 км / с (1400 км^2 /с^2) с продолжительностью полета около 15 лет, что делает такую траекторию чрезвычайно сложно выполнимой при обычных запусках в отсутствие планетарного пролета.
Рисунок 2: Характеристическая энергия C3 относительно продолжительности миссии и даты запуска.
Помимо гиперболической избыточной скорости при запуске следует учитывать избыточную скорость относительно астероида при столкновении (V?,2), поскольку он определяет тип миссии, которая возможна. Высокая избыточная скорость относительно астероида уменьшает продолжительность полета, но также уменьшает время, доступное для наблюдений вблизи межзвездного объекта. С другой стороны, низкое значение для V?,2 может даже позволить переход на орбиту вокруг астероида с импульсным или малым маневром для замедления зонда. Избыточная скорость при прибытии изображена на рисунке 3 в зависимости от даты запуска и продолжительности полета. Деформации кривых скорости обусловлены орбитой Земли вокруг Солнца, что приводит к более или менее благоприятному положению для запуска по направлению к объекту. Можно видеть, что минимальная избыточная скорость около 26,75 км/с подразумевает запуск в 2018 году и длительность полета более 20 лет. Такое значение избыточной скорости не запрещает переход на орбиту вокруг 'Oumuamua. Однако это минимальное значение быстро увеличивается для более поздних дат запуска. Реалистичная дата запуска зонда будет от 5 до 10 лет в будущем (с 2023 по 2027 год). В этот момент требуемая гиперболическая избыточная скорость для миссии составляет от 33 до 76 км/с для продолжительности полета от 30 до 5 лет. Эти значения сильно превышают текущие возможности химической и электрической силовой установки для замедления и перехода на орбиту вокруг 'Oumuamua.
Рисунок 3: Гиперболические избыточные скорости относительно продолжительности полета и даты запуска
На рисунке 4 показано приблизительное расстояние, на котором космический корабль перехватит объект. Для реалистичной даты запуска 2027 года или позже, космический аппарат пролетает мимо объекта на расстоянии от 100 до 200 А от Земли, что похоже на расстояние до зондов Вояджера сегодня. На таком расстоянии очевидно, что электроснабжение и связь становятся проблемой, и требуются ядерные источники энергии, такие как РИТЭГ.
Рисунок 4: Дата запуска и продолжительность миссии. Цветовой код указывает расстояние, на котором космический корабль передает объект
На рисунке 5 показана траектория образца с датой запуска в 2025 году. Орбиту Земли можно увидеть как крошечный эллипс вокруг Солнца (обозначенный как черный круг) в правом нижнем углу рисунка. Траектории астероида и космического корабля являются почти прямыми.
Рисунок 5: Пример траектории космического корабля для запуска в 2025 году и встреча с 1I / 'Oumuamua в 2055 году
Другое предложение — не обязательно преследовать 'Oumuamua, но подготовить к тому, чтобы следующий межзвездный объект проник в нашу солнечную систему, развивая средства для быстрого запуска космического корабля к такому объекту.
Проанализированы два сценария: сначала миссия с короткой продолжительностью всего лишь год, что приведет к встрече всего 5,8 AU с Солнца. Однако требуемая гиперболическая избыточная скорость может достигать скорости около 20 км / с. Наконец, из-за угла столкновения ожидается высокая скорость относительно астероида, составляющая 13,6 км/с, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6: Траектория для запуска в 2017 году и встреча в 2018 году
Миссия в ту же дату запуска, но с продолжительностью 20 лет, показана на рисунке 7. При столкновении относительная скорость космического корабля относительно объекта относительно невелика (около 600 м/с для этого конкретного случая), что быть возможностью для замедления маневра и перехода на орбиту вокруг 'Oumuamua.
Рисунок 7: Траектория для запуска в 2017 году и встреча в 2037 году
Резюмируя, трудность достижения 'Oumuamua — это функция запуска, гиперболической избыточной скорости и продолжительности миссии. Будущим разработчикам миссий необходимо найти соответствующие компромиссы между этими параметрами. Для реалистичной даты запуска через 5-10 лет гиперболическая избыточная скорость составляет от 33 до 76 км/с со встречей на расстоянии далеко за пределами орбиты Плутона (50-200 ае).
Как показано выше, преследование 'Oumuamua с реалистичной датой запуска (следующие 5-10 лет) является серьезной проблемой для современных космических систем. Номинально возможна архитектура запуска, используя Space Launch System (SLS), например, что упростило бы разработку миссии. Однако другие пусковые провайдеры также предлагают перспективные возможности в ближайшие несколько лет. Одна из потенциальных возможностей — использовать ракету Big Falcon (BFR) SpaceX с заправкой верхней ступени в космосе с датой запуска в 2025 году. Для достижения требуемого гиперболического избытка (не менее 30 км/с) необходим облет Юпитера в сочетании с близким проходом около Солнца (до 3 солнечных радиусов), по прозвищу «solar fryby». Этот маневр также известен под «Обертом маневром» [5]. Архитектура предложена Keck Institute for Space Studies (KISS) [6] и Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory или JPL) [7] для исследования межзвездных астероидов. Однако использование BFR устраняет необходимость в многочисленных гравитационных манёвров для создания импульса, необходимого на выход на траекторию к Юпитера. Вместо этого прямым запуском зонда с несколькими разгонными ступенями (с высокоэллиптической околоземной орбиты (Highly Eccentric Earth Orbit, HEEO(), что позволяет получить скорость в 10 км/с для 18-месячного путешествия к Юпитеру и гравитационного манёвра у него, с последующим облётом Солнца (который необходим для смены эклиптики). Многослойная теплоизоляция защитит аппарат от солнечного излучения когда он включит свой твердотопливный двигатель с большой тягой в перигелии орбиты (высокая тяга нужна для максимизации эффекта Оберта). Расчёты группы исследования межзвёздной среды от Института космических исследований Кека (KISS) показали возможность достижения с существующими технологиями скорости в 70 км/с и перехват тела на дистанции 85 а.е. в 2039 году в случае запуска аппарата в 2025-м. Более сдержанные оценки всё равно позволяют осуществить миссию с достижением скорости в 40 км/с и перехватом объекта на расстоянии 155 а.е. в 2051 году. При большой скорости сближения аппарат выпустит ударный зонд, который должен поднять значительное облако газа, что может быть серьёзным вариантом для исследования состава астероида спектрометром прямо на месте.»
Вышеупомянутая архитектура подчеркивает неотложность, а не передовые методы. Использование более совершенных технологий, например, солнечные паруса, лазерные паруса и лазерное электрическое движение, может открыть дополнительные возможности для пролета или рандеву с 'Oumuamua. Ниже приводятся анализы первого порядка для солнечных и лазерных парусных миссий.
Для миссии с использованием солнечного паруса предполагается запуск с орбиты Земли с учетом времени на запуск от 3 до 4 лет. Требование скорости составляет ~ 55 км/с, что указывает на коэффициент освещенности для миссии 0,15 и характерное ускорение 0,009 м / с^2. Для этого требуется удельная нагрузка на парус порядка 1 г/м^2, современные материалы с легкими полезными нагрузками могут достигать 0,1 г/м^2. Учитывая это, при различных массах космических аппаратов, предполагающих парусную нагрузку до 1 г/м^2, приходим к значениям, указанным в таблице 1, для кругового и квадратного парусного парусника.
Таблица 1: Параметры солнечного паруса в отношении массы космического корабля
Масса космического корабля [кг] Площадь паруса [m^2] Ci
Наиболее практичный проект предполагает запуск через 4 года и массу корабля 1 кг и ниже.
Задачи на основе лазеров на парусах, основанные на технологии Stars Starshot «Прорывные инициативы» [8-10], будут использовать лазерный луч 2,74 МВт с полным разгоном зонда до 55 км/с и запуском через 3,5 года (2021 год), ускоряя в течении 3000 с зонд массой около 1 грамма. Он достигнет 'Oumuamua примерно через 7 лет. С лазером 27,4 МВт можно было бы разогнать 10-граммовый зонд. Ещё большие массы космических аппаратов могут быть достигнуты за счет использования различных архитектур миссий, более низких скоростей ускорения и более длительной продолжительности полета. Однако при такой инфраструктуре с лазерным лучом можно было бы отправить сотни или даже тысячи зондов, как показано на рисунке 8. Такая распределенная архитектура с использованием роя зондов позволит собирать данные по более крупному объему поиска без ограничений одиночный монолитный космический корабль.
Рисунок 8: Рой лазерного паруса (Image credit: Adrian Mann)
Еще одна концепция, предложенная Штрейаном и Пек [11], заключается в том, чтобы отправить ChipSats в магнитосферу Юпитера, а затем используя силу Лоренца, ускорить их до очень высоких скоростей около 3000 км/с [12,11,13]. Однако управление направлением этих зондов может быть не тривиальной задачей.
Важным следствием является то, что после того, как будет создана оперативная инфраструктура Beast Project Starshot, даже в небольших масштабах, миссии в межзвездные объекты, летящие через солнечную систему, могут быть запущены в короткие сроки и могут оправдать развитие этой инфраструктуры. Основным преимуществом такой архитектуры было бы короткое время отклика на необычные возможности. Инвестиции будут оправданы опционной стоимостью такой инфраструктуры.
Что касается замедления на объекте, можно использовать, очевидно, существующие двигательные системы, например. хотя и ограничен низкой удельной мощностью РИТЭГов в качестве источника энергии. (Непонятно, почему не рассматриваются в качестве источника энергии ядерные реакторы.) Стоит исследовать более совершенные технологии, такие как магнитные паруса [14,15], электрические паруса [16] и более поздняя магнитосферная тормозная система [17] с расстоянием между перехватами за гелиосферой, в первозданную межзвездную среду (Interstellar Medium, ISM). Технологическая готовность этих более передовых технологий в настоящее время низка, зависит от прорывов в производстве сверхпроводящих материалов, но они умножат научную отдачу на порядки.
Небольшой размер объекта и его низкое альбедо затрудняют его наблюдение после того, как он снова уйдет в дальний космос. Это создаёт значительную проблему навигации для получения достаточно точного направления на 'Oumuamua, с целью приблизиться к объекту, чтобы собрать полезные данные. Из-за позиционной неопределенности такого объекта с малоизвестной траектории следует исследовать проект распределенной миссии, с использованием роя зондов, который способен охватывать большую площадь.
Открытие первого межзвездного объекта, посетившего нашу солнечную систему, является захватывающим событием и может быть шансом на всю жизнь или даже на несколько жизней. Чтобы оценить возможность достижения этого объекта, i4is недавно инициировал проект Lyra. В этой статье мы определили ключевые задачи по достижению 'Oumuamua, приблизительной продолжительности миссии и необходимой гиперболической избыточной скорости в зависимости от даты запуска. В любом случае миссия объекта будет растягивать границы того, что технологически возможно сегодня. Миссия, использующая обычную химическую силовую систему, была бы осуществима с облётом Юпитера для гравитационного маневра и близкое прохода рядом с Солнцем. Учитывая правильные материалы, можно так же использовать технологию солнечных или лазерных парусов.
Важным результатом нашего анализа является то, что большой ценностью инфраструктуры лазерного луча из проекта Starshot Project «Прорывные инициативы» является гибкость, позволяющая быстро реагировать на будущие неожиданные события.Например отправить рой зондов на следующий объект, аналогичный 'Oumuamua. Если бы такая инфраструктура существовала сейчас, то миссии перехвата могли достигнуть 'Oumuamua в течение года.
Будущая работа в рамках проекта Lyra будет сосредоточена на более подробном анализе различных концепций и технологий миссии, для сокращения их числа до 2-3 перспективных вариантов для дальнейшего развития.
Прошу прощения, что за недосмотр при первоначальной публикации.
Вчера я опубликовал статью "Догнать ?Oumuamua! Проект «Лира»", и, когда начал читать упомянутый в ней мною отчёт «Project Lyra: Sending a Spacecraft to 1I/’Oumuamua (former A/2017 U1)», the Interstellar Asteroid, быстро выяснилось, что надо бы его перевести для лучшего понимания. Начал я с самого вкусного третьего раздела «3. Concepts and Technologies», и пока переводил его, мне написал Денис Нырков, voyager-1, что он как раз перевёл начало статьи. Вот так, втроём, совместными усилиями, мы и одолели поставленную задачу. Третий участник — переводчик Гугла. Честно скажу, что без его участия я бы просто не стал возиться с этой статьёй.
Ссылки на предыдущие статьи об ?Oumuamua уважаемого участника с ником akurilov:
1) Свидание с ?Oumuamua. Впервые открыт межзвёздный объект в Солнечной Системе
2) Первый открытый межзвёздный объект оказался необычным
3) Моя обзорная статья о «Проекте Лира» — Догнать ?Oumuamua! Проект «Лира»
Примечания курсивом в круглых скобках мои. Список источников сознательно оставлен как есть, добавлены примечания. Так будет проще найти источники. В дальнейшем планирую сделать несколько переводов с названиями типа: «A Close Look at Project Lyra #00 (Пристальный взгляд на проект Лира №00)», где вместо нулей будет номер источника из списка, если кто-то захочет присоединиться — милости прошу. Кроме того, всё как в жизни, то пусто, то густо. Я хочу сделать новую публикацию о «Moon Village», благо появилась актуальная новость и интересная информация. Вот собственно, и все предисловие.
Проект Лира: отправление аппарата к межзвёздному астероиду ?Oumuamua (бывший A/2017 U1)
Andreas M. Hein (1), Nikolaos Perakis (1), Kelvin F. Long (1), Adam Crowl (1), Marshall Eubanks (2), Robert G. Kennedy III (1), Richard Osborne (1)
1) Initiative for Interstellar Studies, Bone Mill, New Street, Charfield, GL12 8ES, United Kingdom
2) Asteroid Initiatives LLC
Аннотация
Первый подтверждённый межзвёздный объект, обнаруженный в нашей Солнечной системе, ?Oumuamua (ранее известный как A/2017 U1) предоставил нам возможность прямого изучения материала из другой звёздной системы. Можно ли перехватить данный объект? Вызов в достижении объекта за разумное время трудноосуществим в связи с его большой избыточной гиперболической скоростью (скоростью за вычетом третьей космической скорости) около 26 км/с, намного быстрее чем любой аппарат, запущенный на данный момент. Эта статья предоставляет высокоуровневый анализ возможного осуществления подобной миссии в ближайшее время. Запуск аппарата с приемлемым временем порядка подготовки миссии 5-10 лет требует избыточной гиперболической скорости между 33 и 76 км/с для длительности миссии между 30 и 5 годами соответственно. Различные продолжительности миссии и их скорости требуют оценок с учётом даты запуска, предполагают вывод на траекторию перехвата одним импульсом. Изложены несколько техническим возможностей включая манёвр Оберта (или гравитационный манёвр) вблизи Солнца при помощи химических двигателей, и более продвинутая возможность с использованием солнечных или лазерных парусов. Для максимизации научного результата миссии весьма желательным является замедление аппарата у ?Oumuamua, в связи с низким научным выходом при высокоскоростном пролёте. Делается вывод что, хотя достижение объекта и является техническим вызовом, осуществление его видится жизнеспособным с технологиями, существующими уже сейчас или теми, которые появятся в ближайшее время.
1. Введение
19 октября 2017 года в университете Гавайев при помощи данных сети телескопов Pan-STARRS был обнаружен объект вблизи Земли, изначально названный A/0217 U1, но в дальнейшем переименованный в ?Oumuamua. Было обнаружено что этот объект имеющий скорость в бесконечности (относительно Солнца) порядка 26 км/с не привязан к Солнечной системе, и прибыл к нам из точки близкой к солнечному апексу (сверху относительно плоскости, в которой движутся планеты) из созвездия Лиры. В связи с тем, что у него не было обнаружено хвоста при приближении к Солнцу, объект не выглядел как комета и был признан астероидом. Более поздние наблюдения из Паломарской обсерватории указывали на то что объект имеет красноватый оттенок, похожий на цвет объектов из пояса Койпера [3]. Это выглядело признаком космической эрозии. Его орбитальные свойства были проанализированы в работах [2,4].
В данный момент частота попадания таких объектов в Солнечную систему слабо изучена. Так как ?Oumuamua является ближайшим макроскопическим образцом межзвёздного материала (речь идёт о т.н. галактических лучах) вероятно с отличительным изотопным отпечатком от всех объектов Солнечной системы, научный результат от получения образцов такого объекта трудно оценить. Подробное исследование межзвёздного материала на межзвёздных расстояниях, вероятно, состоится не ранее, чем через десятки лет, даже если проект Breakthrough Starshot (для примера) будет энергично развиваться. Следовательно, весьма интересным вопросом является возможность использования такой уникальной возможности отправки космического аппарата к ?Oumuamua для исследования его вблизи.
Инициатива межзвёздных исследований (Initiative for Interstellar Studies) (некоммерческая организация, основанная в Англии в 2012 году) или сокращённо «i4is», анонсировала 30 октября проект Лира для ответа на эти вопросы. Целью проекта является оценить возможность осуществления миссии к ?Oumuamua с использованием текущих и ожидаемых в ближайшее время технологий, и предложить концепцию миссии для осуществления пролётной миссии или встречи с этим астероидом. Вызов является сложным: согласно текущим оценкам, Oumuamua имеет избыточную гиперболическую скорость в 26 км/с. Это значительно больше чем любой объект, запущенный человеком в космос на данный момент. Вояджер-1 – быстрейший объект, когда-либо созданный человеком, имеет избыточную скорость в 16,6 км/с. Так как ?Oumuamua уже покидает Солнечную систему, любой аппарат, запущенный в будущем, должен будет догонять этот астероид. Однако кроме научного интереса в получении данных об этом объекте, сама по себе задача его достижения может продвинуть современные космические технологии. Следовательно, проект Лира не только интересен с научной точки зрения на данный вопрос, но также и с точки зрения технологических вызовов. Рисунок 1 отображает логотип к проекту Лира:
В данной статье представлены некоторые результаты предварительного анализа различных концепций миссии к ?Oumuamua.
2. Анализ траекторий
С учетом гиперболической избыточной скорости и ее наклона относительно эклиптики солнечной системы первым вопросом для ответа является требуемое приращение скорости (DeltaV) для достижения объекта, ключевой параметр для проектирования двигательной системы. Очевидно, что более медленный космический корабль достигнет объекта позже, чем более быстрый космический корабль, что приведет к компромиссу между продолжительностью поездки и требуемым DeltaV. Кроме того, чем раньше запускается космический аппарат, тем короче продолжительность поездки, так как расстояние объекта увеличивается со временем. Однако дата запуска в течение следующих 5 лет, вероятно, будет нереалистичной, и даже 10 лет могут быть сложными, в случае необходимости разработки новых технологий. Следовательно, третий базовый компромисс — между датой запуска и временем отключения / характеристической энергией C3. Характерной энергией является квадрат гиперболической избыточной скорости, который можно понимать как скорость на бесконечности относительно Солнца. Эти компромиссы зафиксированы на рисунке 2. На рисунке представлена ?? характеристическая энергия для запуска в отношении продолжительности миссии и даты запуска. Предполагается импульсная силовая установка с достаточно короткой продолжительностью тяги. Планетарного или солнечного полета не предполагается, только прямой запуск к объекту. Можно видеть, что существует минимум C3, что составляет около 26,5 км/с (703 км^2 /с^2). Однако это минимальное значение быстро увеличивается, когда дата запуска переносится в будущее. В то же время большая продолжительность миссии приводит к уменьшению требуемого C3, но также предполагает встречу с астероидом на большем удалении от Солнца. Реалистичная дата запуска зонда будет в будущем не менее 10 лет (2027 год). В этот момент гиперболическая избыточная скорость уже составляет 37,4 км / с (1400 км^2 /с^2) с продолжительностью полета около 15 лет, что делает такую траекторию чрезвычайно сложно выполнимой при обычных запусках в отсутствие планетарного пролета.
Рисунок 2: Характеристическая энергия C3 относительно продолжительности миссии и даты запуска.
Помимо гиперболической избыточной скорости при запуске следует учитывать избыточную скорость относительно астероида при столкновении (V?,2), поскольку он определяет тип миссии, которая возможна. Высокая избыточная скорость относительно астероида уменьшает продолжительность полета, но также уменьшает время, доступное для наблюдений вблизи межзвездного объекта. С другой стороны, низкое значение для V?,2 может даже позволить переход на орбиту вокруг астероида с импульсным или малым маневром для замедления зонда. Избыточная скорость при прибытии изображена на рисунке 3 в зависимости от даты запуска и продолжительности полета. Деформации кривых скорости обусловлены орбитой Земли вокруг Солнца, что приводит к более или менее благоприятному положению для запуска по направлению к объекту. Можно видеть, что минимальная избыточная скорость около 26,75 км/с подразумевает запуск в 2018 году и длительность полета более 20 лет. Такое значение избыточной скорости не запрещает переход на орбиту вокруг 'Oumuamua. Однако это минимальное значение быстро увеличивается для более поздних дат запуска. Реалистичная дата запуска зонда будет от 5 до 10 лет в будущем (с 2023 по 2027 год). В этот момент требуемая гиперболическая избыточная скорость для миссии составляет от 33 до 76 км/с для продолжительности полета от 30 до 5 лет. Эти значения сильно превышают текущие возможности химической и электрической силовой установки для замедления и перехода на орбиту вокруг 'Oumuamua.
Рисунок 3: Гиперболические избыточные скорости относительно продолжительности полета и даты запуска
На рисунке 4 показано приблизительное расстояние, на котором космический корабль перехватит объект. Для реалистичной даты запуска 2027 года или позже, космический аппарат пролетает мимо объекта на расстоянии от 100 до 200 А от Земли, что похоже на расстояние до зондов Вояджера сегодня. На таком расстоянии очевидно, что электроснабжение и связь становятся проблемой, и требуются ядерные источники энергии, такие как РИТЭГ.
Рисунок 4: Дата запуска и продолжительность миссии. Цветовой код указывает расстояние, на котором космический корабль передает объект
На рисунке 5 показана траектория образца с датой запуска в 2025 году. Орбиту Земли можно увидеть как крошечный эллипс вокруг Солнца (обозначенный как черный круг) в правом нижнем углу рисунка. Траектории астероида и космического корабля являются почти прямыми.
Рисунок 5: Пример траектории космического корабля для запуска в 2025 году и встреча с 1I / 'Oumuamua в 2055 году
Другое предложение — не обязательно преследовать 'Oumuamua, но подготовить к тому, чтобы следующий межзвездный объект проник в нашу солнечную систему, развивая средства для быстрого запуска космического корабля к такому объекту.
Проанализированы два сценария: сначала миссия с короткой продолжительностью всего лишь год, что приведет к встрече всего 5,8 AU с Солнца. Однако требуемая гиперболическая избыточная скорость может достигать скорости около 20 км / с. Наконец, из-за угла столкновения ожидается высокая скорость относительно астероида, составляющая 13,6 км/с, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6: Траектория для запуска в 2017 году и встреча в 2018 году
Миссия в ту же дату запуска, но с продолжительностью 20 лет, показана на рисунке 7. При столкновении относительная скорость космического корабля относительно объекта относительно невелика (около 600 м/с для этого конкретного случая), что быть возможностью для замедления маневра и перехода на орбиту вокруг 'Oumuamua.
Рисунок 7: Траектория для запуска в 2017 году и встреча в 2037 году
Резюмируя, трудность достижения 'Oumuamua — это функция запуска, гиперболической избыточной скорости и продолжительности миссии. Будущим разработчикам миссий необходимо найти соответствующие компромиссы между этими параметрами. Для реалистичной даты запуска через 5-10 лет гиперболическая избыточная скорость составляет от 33 до 76 км/с со встречей на расстоянии далеко за пределами орбиты Плутона (50-200 ае).
3. Концепции и технологии
Как показано выше, преследование 'Oumuamua с реалистичной датой запуска (следующие 5-10 лет) является серьезной проблемой для современных космических систем. Номинально возможна архитектура запуска, используя Space Launch System (SLS), например, что упростило бы разработку миссии. Однако другие пусковые провайдеры также предлагают перспективные возможности в ближайшие несколько лет. Одна из потенциальных возможностей — использовать ракету Big Falcon (BFR) SpaceX с заправкой верхней ступени в космосе с датой запуска в 2025 году. Для достижения требуемого гиперболического избытка (не менее 30 км/с) необходим облет Юпитера в сочетании с близким проходом около Солнца (до 3 солнечных радиусов), по прозвищу «solar fryby». Этот маневр также известен под «Обертом маневром» [5]. Архитектура предложена Keck Institute for Space Studies (KISS) [6] и Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory или JPL) [7] для исследования межзвездных астероидов. Однако использование BFR устраняет необходимость в многочисленных гравитационных манёвров для создания импульса, необходимого на выход на траекторию к Юпитера. Вместо этого прямым запуском зонда с несколькими разгонными ступенями (с высокоэллиптической околоземной орбиты (Highly Eccentric Earth Orbit, HEEO(), что позволяет получить скорость в 10 км/с для 18-месячного путешествия к Юпитеру и гравитационного манёвра у него, с последующим облётом Солнца (который необходим для смены эклиптики). Многослойная теплоизоляция защитит аппарат от солнечного излучения когда он включит свой твердотопливный двигатель с большой тягой в перигелии орбиты (высокая тяга нужна для максимизации эффекта Оберта). Расчёты группы исследования межзвёздной среды от Института космических исследований Кека (KISS) показали возможность достижения с существующими технологиями скорости в 70 км/с и перехват тела на дистанции 85 а.е. в 2039 году в случае запуска аппарата в 2025-м. Более сдержанные оценки всё равно позволяют осуществить миссию с достижением скорости в 40 км/с и перехватом объекта на расстоянии 155 а.е. в 2051 году. При большой скорости сближения аппарат выпустит ударный зонд, который должен поднять значительное облако газа, что может быть серьёзным вариантом для исследования состава астероида спектрометром прямо на месте.»
Вышеупомянутая архитектура подчеркивает неотложность, а не передовые методы. Использование более совершенных технологий, например, солнечные паруса, лазерные паруса и лазерное электрическое движение, может открыть дополнительные возможности для пролета или рандеву с 'Oumuamua. Ниже приводятся анализы первого порядка для солнечных и лазерных парусных миссий.
Для миссии с использованием солнечного паруса предполагается запуск с орбиты Земли с учетом времени на запуск от 3 до 4 лет. Требование скорости составляет ~ 55 км/с, что указывает на коэффициент освещенности для миссии 0,15 и характерное ускорение 0,009 м / с^2. Для этого требуется удельная нагрузка на парус порядка 1 г/м^2, современные материалы с легкими полезными нагрузками могут достигать 0,1 г/м^2. Учитывая это, при различных массах космических аппаратов, предполагающих парусную нагрузку до 1 г/м^2, приходим к значениям, указанным в таблице 1, для кругового и квадратного парусного парусника.
Таблица 1: Параметры солнечного паруса в отношении массы космического корабля
Масса космического корабля [кг] Площадь паруса [m^2] Ci
Наиболее практичный проект предполагает запуск через 4 года и массу корабля 1 кг и ниже.
Задачи на основе лазеров на парусах, основанные на технологии Stars Starshot «Прорывные инициативы» [8-10], будут использовать лазерный луч 2,74 МВт с полным разгоном зонда до 55 км/с и запуском через 3,5 года (2021 год), ускоряя в течении 3000 с зонд массой около 1 грамма. Он достигнет 'Oumuamua примерно через 7 лет. С лазером 27,4 МВт можно было бы разогнать 10-граммовый зонд. Ещё большие массы космических аппаратов могут быть достигнуты за счет использования различных архитектур миссий, более низких скоростей ускорения и более длительной продолжительности полета. Однако при такой инфраструктуре с лазерным лучом можно было бы отправить сотни или даже тысячи зондов, как показано на рисунке 8. Такая распределенная архитектура с использованием роя зондов позволит собирать данные по более крупному объему поиска без ограничений одиночный монолитный космический корабль.
Рисунок 8: Рой лазерного паруса (Image credit: Adrian Mann)
Еще одна концепция, предложенная Штрейаном и Пек [11], заключается в том, чтобы отправить ChipSats в магнитосферу Юпитера, а затем используя силу Лоренца, ускорить их до очень высоких скоростей около 3000 км/с [12,11,13]. Однако управление направлением этих зондов может быть не тривиальной задачей.
Важным следствием является то, что после того, как будет создана оперативная инфраструктура Beast Project Starshot, даже в небольших масштабах, миссии в межзвездные объекты, летящие через солнечную систему, могут быть запущены в короткие сроки и могут оправдать развитие этой инфраструктуры. Основным преимуществом такой архитектуры было бы короткое время отклика на необычные возможности. Инвестиции будут оправданы опционной стоимостью такой инфраструктуры.
Что касается замедления на объекте, можно использовать, очевидно, существующие двигательные системы, например. хотя и ограничен низкой удельной мощностью РИТЭГов в качестве источника энергии. (Непонятно, почему не рассматриваются в качестве источника энергии ядерные реакторы.) Стоит исследовать более совершенные технологии, такие как магнитные паруса [14,15], электрические паруса [16] и более поздняя магнитосферная тормозная система [17] с расстоянием между перехватами за гелиосферой, в первозданную межзвездную среду (Interstellar Medium, ISM). Технологическая готовность этих более передовых технологий в настоящее время низка, зависит от прорывов в производстве сверхпроводящих материалов, но они умножат научную отдачу на порядки.
Небольшой размер объекта и его низкое альбедо затрудняют его наблюдение после того, как он снова уйдет в дальний космос. Это создаёт значительную проблему навигации для получения достаточно точного направления на 'Oumuamua, с целью приблизиться к объекту, чтобы собрать полезные данные. Из-за позиционной неопределенности такого объекта с малоизвестной траектории следует исследовать проект распределенной миссии, с использованием роя зондов, который способен охватывать большую площадь.
4. Выводы
Открытие первого межзвездного объекта, посетившего нашу солнечную систему, является захватывающим событием и может быть шансом на всю жизнь или даже на несколько жизней. Чтобы оценить возможность достижения этого объекта, i4is недавно инициировал проект Lyra. В этой статье мы определили ключевые задачи по достижению 'Oumuamua, приблизительной продолжительности миссии и необходимой гиперболической избыточной скорости в зависимости от даты запуска. В любом случае миссия объекта будет растягивать границы того, что технологически возможно сегодня. Миссия, использующая обычную химическую силовую систему, была бы осуществима с облётом Юпитера для гравитационного маневра и близкое прохода рядом с Солнцем. Учитывая правильные материалы, можно так же использовать технологию солнечных или лазерных парусов.
Важным результатом нашего анализа является то, что большой ценностью инфраструктуры лазерного луча из проекта Starshot Project «Прорывные инициативы» является гибкость, позволяющая быстро реагировать на будущие неожиданные события.Например отправить рой зондов на следующий объект, аналогичный 'Oumuamua. Если бы такая инфраструктура существовала сейчас, то миссии перехвата могли достигнуть 'Oumuamua в течение года.
Будущая работа в рамках проекта Lyra будет сосредоточена на более подробном анализе различных концепций и технологий миссии, для сокращения их числа до 2-3 перспективных вариантов для дальнейшего развития.
Источники
[1] The International Astronomical Union — Minor Planet Center, MPEC 2017-V17?: New Designation
Scheme for Interstellar Objects, Minor Planet Electronic Circular. (2017).
www.minorplanetcenter.net/mpec/K17/K17V17.html (accessed November 7, 2017).
[2] E. Mamajek, Kinematics of the Interstellar Vagabond A/2017 U1, (2017).
arxiv.org/abs/1710.11364 (accessed November 5, 2017).
[3] J. Masiero, Palomar Optical Spectrum of Hyperbolic Near-Earth Object A/2017 U1, (2017).
arxiv.org/abs/1710.09977 (accessed November 5, 2017).
[4] C. de la F. Marcos, R. de la F. Marcos, Pole, Pericenter, and Nodes of the Interstellar Minor Body
A/2017 U1, (2017). doi:10.3847/2515-5172/aa96b4.
[5] R. Adams, G. Richardson, Using the Two-Burn Escape Maneuver for Fast Transfers in the Solar
System and Beyond, in: 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &
Exhibit, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Reston, Virigina, 2010.
doi:10.2514/6.2010-6595.
[6] L. Friedman, D. Garber, Science and Technology Steps Into the Interstellar Medium, 2014.
[7] L. Alkalai, N. Arora, S. Turyshev, M. Shao, S. Weinstein-Weiss, A Vision for Planetary and
Exoplanet Science: Exploration of the Interstellar Medium: The Space between Stars, in: 68th
International Astronautical Congress (IAC 2017), 2017.
[8] P. Lubin, A Roadmap to Interstellar Flight, Journal of the British Interplanetary Society. 69 (2016).
[9] A.M. Hein, K.F. Long, D. Fries, N. Perakis, A. Genovese, S. Zeidler, M. Langer, R. Osborne, R.
Swinney, J. Davies, B. Cress, M. Casson, A. Mann, R. Armstrong, The Andromeda Study: A
Femto-Spacecraft Mission to Alpha Centauri, (2017). arxiv.org/abs/1708.03556 (accessed
November 5, 2017).
[10] A.M. Hein, K.F. Long, G. Matloff, R. Swinney, R. Osborne, A. Mann, M. Ciupa, Project
Dragonfly: Small, Sail-Based Spacecraft for Interstellar Missions, Submitted to JBIS. (2016).
[11] B. Streetman, M. Peck, Gravity-assist maneuvers augmented by the Lorentz force, Journal of
Guidance, Control, and Dynamics. (2009).
[12] M. Peck, Lorentz-actuated orbits: electrodynamic propulsion without a tether, NASA Institute for
Advanced Concepts, Phase I Final Report. (2006).
www.niac.usra.edu/files/studies/abstracts/1385Peck.pdf (accessed April 18, 2016).
[13] J. Atchison, B. Streetman, M. Peck, Prospects for Lorentz Augmentation in Jovian Captures, in:
AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, American Institute of
Aeronautics and Astronautics, Reston, Virigina, 2006. doi:10.2514/6.2006-6596.
[14] D. ANDREWS, R. ZUBRIN, Magnetic sails and interstellar travel, British Interplanetary Society,
Journal. (1990). www.lunarsail.com/LightSail/msit.pdf (accessed April 16, 2016).
[15] N. Perakis, A.M. Hein, Combining Magnetic and Electric Sails for Interstellar Deceleration, Acta
Astronautica. 128 (2016) 13–20.
[16] P. Janhunen, Electric sail for spacecraft propulsion, Journal of Propulsion and Power. (2004).
arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/1.8580 (accessed August 14, 2016).
[17] A. Shimazu, D. Kirtley, D. Barnes, J. Slough, Cygnus Code Simulation of Magnetoshell
Aerocapture and Entry System, Bulletin of the American Physical Society. (2017).
Scheme for Interstellar Objects, Minor Planet Electronic Circular. (2017).
www.minorplanetcenter.net/mpec/K17/K17V17.html (accessed November 7, 2017).
[2] E. Mamajek, Kinematics of the Interstellar Vagabond A/2017 U1, (2017).
arxiv.org/abs/1710.11364 (accessed November 5, 2017).
[3] J. Masiero, Palomar Optical Spectrum of Hyperbolic Near-Earth Object A/2017 U1, (2017).
arxiv.org/abs/1710.09977 (accessed November 5, 2017).
[4] C. de la F. Marcos, R. de la F. Marcos, Pole, Pericenter, and Nodes of the Interstellar Minor Body
A/2017 U1, (2017). doi:10.3847/2515-5172/aa96b4.
[5] R. Adams, G. Richardson, Using the Two-Burn Escape Maneuver for Fast Transfers in the Solar
System and Beyond, in: 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &
Exhibit, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Reston, Virigina, 2010.
doi:10.2514/6.2010-6595.
[6] L. Friedman, D. Garber, Science and Technology Steps Into the Interstellar Medium, 2014.
[7] L. Alkalai, N. Arora, S. Turyshev, M. Shao, S. Weinstein-Weiss, A Vision for Planetary and
Exoplanet Science: Exploration of the Interstellar Medium: The Space between Stars, in: 68th
International Astronautical Congress (IAC 2017), 2017.
[8] P. Lubin, A Roadmap to Interstellar Flight, Journal of the British Interplanetary Society. 69 (2016).
[9] A.M. Hein, K.F. Long, D. Fries, N. Perakis, A. Genovese, S. Zeidler, M. Langer, R. Osborne, R.
Swinney, J. Davies, B. Cress, M. Casson, A. Mann, R. Armstrong, The Andromeda Study: A
Femto-Spacecraft Mission to Alpha Centauri, (2017). arxiv.org/abs/1708.03556 (accessed
November 5, 2017).
[10] A.M. Hein, K.F. Long, G. Matloff, R. Swinney, R. Osborne, A. Mann, M. Ciupa, Project
Dragonfly: Small, Sail-Based Spacecraft for Interstellar Missions, Submitted to JBIS. (2016).
[11] B. Streetman, M. Peck, Gravity-assist maneuvers augmented by the Lorentz force, Journal of
Guidance, Control, and Dynamics. (2009).
[12] M. Peck, Lorentz-actuated orbits: electrodynamic propulsion without a tether, NASA Institute for
Advanced Concepts, Phase I Final Report. (2006).
www.niac.usra.edu/files/studies/abstracts/1385Peck.pdf (accessed April 18, 2016).
[13] J. Atchison, B. Streetman, M. Peck, Prospects for Lorentz Augmentation in Jovian Captures, in:
AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, American Institute of
Aeronautics and Astronautics, Reston, Virigina, 2006. doi:10.2514/6.2006-6596.
[14] D. ANDREWS, R. ZUBRIN, Magnetic sails and interstellar travel, British Interplanetary Society,
Journal. (1990). www.lunarsail.com/LightSail/msit.pdf (accessed April 16, 2016).
[15] N. Perakis, A.M. Hein, Combining Magnetic and Electric Sails for Interstellar Deceleration, Acta
Astronautica. 128 (2016) 13–20.
[16] P. Janhunen, Electric sail for spacecraft propulsion, Journal of Propulsion and Power. (2004).
arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/1.8580 (accessed August 14, 2016).
[17] A. Shimazu, D. Kirtley, D. Barnes, J. Slough, Cygnus Code Simulation of Magnetoshell
Aerocapture and Entry System, Bulletin of the American Physical Society. (2017).
Прошу прощения, что за недосмотр при первоначальной публикации.
Комментарии (21)
vassabi
27.11.2017 00:20При большой скорости сближения аппарат выпустит ударный зонд, который должен поднять значительное облако газа, что может быть серьёзным вариантом для исследования состава астероида спектрометром прямо на месте
Да, с такой-то разницей в скоростях, импакт-исследование возможно не только при лобовом столкновении, но и при догоняющем. Интересно, а они рассматривали вариант с посадочным зондом (а основной аппарат как ретранслятор), или расстояние увеличивается слишком быстро ?
Таблица 1: Параметры солнечного паруса
О, солнечный парус с диаметром "всего" 350 м тоже норм (МКС — 100 метров, так что есть с чем сравнить). Я же правильно понимаю, для него траектория и параметры рассчитаны без "маневра Оберта" ?
Valerij56 Автор
27.11.2017 11:31+1Я же правильно понимаю, для него траектория и параметры рассчитаны без «маневра Оберта» ?
Я так понимаю, что в варианте с солнечным парусом сделать «маневр Оберта» (активный гравитационный маневр с включением двигателя в перигее) около Солнца невозможно, так как он предполагает использование реактивного двигателя с большой тягой в этот момент, и парус будет только мешать.
black_semargl
28.11.2017 14:49В теории возможен аблирующий парус.
Или разворачивать парус после манёвра.Valerij56 Автор
28.11.2017 21:15Аблирующий парус — по определению тяжёлый и ухудшающий удельный импульс, вот развернуть парус после маневра можно, правда тогда и тяга паруса сильно упадёт. Но даже с небольшой тягой парус какое-то время мог бы использоваться для коррекции траектории.
pod
27.11.2017 01:04Я смотрю что проект рассчитывают на запуск одной ракетой. А что мешает подготовить такой перехватчик заранее, вывести на орбиту и заправить топливом за 3-5-7 запусков и ждать появления следующего межзвездного «гостя». А тем временем активно искать его в окрестностях Земли? Тогда сразу, как такой объект будет найден, можно пускать перехватчик не теряя годы на подготовку.
Pand5461
27.11.2017 10:01Я тут уже показывал прикидочный расчёт. Уже на околоземной орбите аппарат должен иметь запас скорости, в зависимости от орбиты «гостя», плавают примерно от 16 до 75 км/с, причём для 16 должно очень сильно повезти. 16 км/с, вероятно, можно набрать 3-4-ступенчатой ракетой на жидком водороде. Водород выкипает, больше недели вряд ли реально его хранить.
Так что в данный момент лучше проработать миссию, может быть держать наготове аппарат, чтобы при обнаружении «гостя» можно было его оперативно запустить. И искать, конечно, надо бы не в окрестностях Земли, а на подлёте — тогда есть шанс поймать на встречных курсах, это вообще радикально уменьшает требования миссии по запасу скорости.
voyager-1
27.11.2017 10:35Уже на околоземной орбите аппарат должен иметь запас скорости, в зависимости от орбиты «гостя», плавают примерно от 16 до 75 км/с, причём для 16 должно очень сильно повезти. 16 км/с, вероятно, можно набрать 3-4-ступенчатой ракетой на жидком водороде.
К сожалению чисто для этого водородную ракету никто делать не будет (как и хранить про запас существующую) — слишком дорого: сейчас чисто водородная только Дельта-4, и стоит она как 4 Falcon Heavy, при том что выводит почти столько же. Если запас времени до запуска будет всего пара месяцев (а с нашими телескопами пока на большее надеяться нельзя) — единственный вариант взять ракету из текущего производства, подвинув какой-нибудь спутник и только.
Водород выкипает, больше недели вряд ли реально его хранить.
Водородный «Центавр» может до 5 часов работать — достаточно на что угодно практически. «Новые горизотны» стартовали как раз со скоростью 16,2 км/с и там всего 3 ступени было, из которых лишь 1 водородная. Так что 16 км/с — даже с современными технологиями не предел, а если присобачить «Центавр» к SLS — то где-нибудь на 20-25 км/с можно рассчитывать.
Опять же к сожалению: вдогонку отправить зонд сейчас чуть ли не самый жизнеспособный вариант, потому-что специально на ожидание «у моря погоды» никто денег не даст — см. астероидную защиту и поиск внеземной жизни (SETI вообще не за государственный счёт существует). Деньги выделяют только под твёрдый проект с результатом — и то обычно нехотя, так что губу можно понемногу закатывать.Pand5461
27.11.2017 13:5116 км/с нужно с опорной орбиты, а не с поверхности Земли. С поверхности, ясное дело, столько давно умеют — на любой марсианский орбитер столько и надо.
Я говорю о 3-4-ступенчатой ракете в качестве полезной нагрузки для <вставьте свою любимую сверхтяжёлую ракету>. Водородная — потому что с другим топливом вряд ли столько ХС получится упихать в 80-150 тонн.
Саму эту конструкцию, совершенно верно, можно разве что в спешном порядке вешать на ракету, готовящуюся к старту, подвинув уже запланированный спутник.
На ожидание денег могут дать, если объекты будут регулярно открываться. С учётом того, что Oumuamua открывали трижды прежде чем поняли про эксцентриситет > 1, есть умеренный оптимизм по поводу следующих открытий.
Ту же Розетту вспомнить — её же переключили с одной кометы на другую, когда возникла необходимость.
Valerij56 Автор
27.11.2017 11:40Водород выкипает, больше недели вряд ли реально его хранить.
В программе на основе ACES, которую не торопясь инициативно развивает ULA (и которую, в своё время, ULA предлагало вместо Senate Launch System), предполагается наличие заправок на орбите, и как раз водород/кислородным топливом. ЕМНИЛ, там говорилось о потерях до 0,2% топлива в сутки. Заправка предполагала, кроме прочего, активное охлаждение водорода, используя в топливных генераторах испаряющееся топливо.
Повторю, ULA сейчас в инициативном порядке работает над этой концепцией.
Valerij56 Автор
27.11.2017 11:32+1Я смотрю что проект рассчитывают на запуск одной ракетой.
БФР с заправкой верхней ступени — это минимум 5-6 запусков.
ReakTiVe-007
27.11.2017 10:47А как там поживает медное ведро с магнетроном(EmDrive)? Какие испытания в космосе были, может хоть на земле? Знаю, что с помощью него не догнать, зато топливо тратить не надо.
Akon32
27.11.2017 13:29Кажется, не взлетело. "Тяга" возникала из-за нагрева измерительных приборов ВЧ-излучением.
kauri_39
27.11.2017 14:29На Земле в НАСА испытывали в вакуумной камере, отсекающей тепловые эффекты, — тяга есть. За дело взялись китайцы, но о результатах молчат, значит, есть что скрывать: https://lenta.ru/news/2017/09/12/emdrive/
black_semargl
28.11.2017 14:52А у китайцев разве вообще были успешные запуски где оно могло быть в качестве попутной нагрузки?
Pand5461
28.11.2017 16:57В координатах здорового человека получается такой график.
Да, оценка в 60 км/с по минимуму была немного пессимистичной.
Про 25-30 км/с уже можно думать.
vassabi
Эхх… бекапы — это наше все. Я когда делаю перевод, то у меня бекап оригинала, бекап нулевой версии перевода, бекап текущей версии (т.е. это разные файлы) — все под гитом.
vassabi
По теме перевода: я думал, что это какие-то астрономы, в свободное от работы время, просто собрались стихийно и спонтанно, ан нет :
Ого, 5 лет ребята наверно сидят и лекции читают, темы исследований придумывают (потому что, ну кто может думать про межзвезды — дай бог про межпланеты думать), и тут им — такое событие подвалило! Вот уж вправду — "самая лучшая спонтанная реплика, это которую долго репетировали"
voyager-1
Вообще я сам так делаю и другим советую: представьте на секунду что вы потеряли свою информацию (случайно стёрли файл, вышел из строя диск и т.п.), если информация не особо важная или вы её по памяти быстро можете восстановить — можно оставить всё как есть; если же «Failure Is Not an Option» — то тут надо делать бэкап, причём если информация действительно важная — то обязательно на разные носители.
В таком случае даже желательно на три диска/носителя сразу: мне в этом плане понравилась одна презентация где примерно говорилось что «если у вас есть одна резервная копия — у вас нет бэкапа, если у вас две резервные копии — у вас один бэкап» (имеется ввиду что один носитель всегда может выйти из строя без всяких предупреждений/сообщений в SMART диска). Ну это относится уже скорее не к защите статей, а к черновикам книги, диссертации, семейного архива фотографий или ещё чего-нибудь такого, утеря чего может потом годами напоминать о себе.
a5b
Три носителя, один из которых находится в другом здании (offsite, облаке, ...): https://www.us-cert.gov/sites/default/files/publications/data_backup_options.pdf
vassabi
Когда начинаешь делать перевод, то он не кажется чем-то особенно ценным (и, собственно, он объективно не выглядит таковым)
Но, где-то с середины начинаешь понимать, что уже жалко его потерять :) И тогда наступают компромиссные варианты — сделать копию файла (ну или хотя бы добавить в гит. Делать ему три бекапа на два носителя — это уже все-таки перебор ИМХО).