Стройный скан: в России создают самую точную 3D-модель Луны и Марса
Какие космические разработки и новые технологии задействуют для реализации проекта
EN
Российские ученые объявили о старте проекта по созданию высокоточных 3D-моделей Луны и Марса. Для его воплощения будут объединены усилия как государственных, так и частных предприятий космической отрасли. Уже известно, что в ходе работ планируется задействовать отечественные научные разработки — малые космические аппараты с плазменными двигателями, оптические навигационные системы, оптико-электронные камеры высокого разрешения, программы построения 3D-изображений по фотографиям и другие. По мнению экспертов, проект позволит развить целый спектр перспективных направлений, но его полноценному воплощению в реальность может помешать отсутствие ряда ключевых технологий.
Какие спутники полетят на Луну и Марс
Запуск спутников становится всё более доступным: даже для небольших исследовательских команд и частных компаний эта идея уже не кажется нереальной. Об этом заявили участники проекта по созданию высокоточных 3D-моделей Луны и Марса, которую представили на недавней конференции в Москве.
В программе задействованы специалисты из Института прикладной математики имени М.В. Келдыша (ИПМ) РАН, Исследовательского центра имени М.В. Келдыша и ряда компаний, которые специализируются на разработке космического оборудования и сервисов.
По словам разработчиков, основные задачи миссии — получение трехмерной модели Луны с разрешением 0,3 м на пиксель и Марса с разрешением 2,5 м на пиксель. На данный момент это лучшие параметры в мире. Также авторы проекта преследуют цель наработать компетенции для освоения других планет. В частности, одно из интересных направлений в этом плане — поиск месторождений гелия-3 на спутнике Земли. Этот изотоп перспективен для термоядерных реакций, которые могут стать основой для полетов в дальний космос.
— Мы хорошо освоили технологии спутников для низких орбит, куда их проще запускать и где низкий уровень радиации. Сейчас мы думаем о следующем шаге и действительно решили лететь на Луну, чтобы получить лучшую на данный момент 3D-модель ее поверхности. На это уйдет много времени, минимальный срок подготовки спутника – около 1,5 лет, — рассказал «Известиям» один из инициаторов проекта, председатель совета директоров ГК «Геоскан» Алексей Семенов.
По его словам, дальше предстоит решить ряд вопросов, таких как запуск спутника на оптимальную орбиту для быстрого преодоления без риска для аппаратуры поясов Ван Аллена — областей магнитосферы Земли, где накапливаются и удерживаются высокоэнергетические заряженные частицы галактических и солнечных космических лучей.
В качестве базового средства для достижения поставленных целей разработчики рассматривают малые космические аппараты массой 150–200 кг, из которых порядка 60 кг приходится на запасы топлива — ксенона.
Какие двигатели способны доставить аппарат на Луну
В основе двигательной установки, рассказали авторы проекта, задействуют новый российский плазменный электростатический двигатель МК-35. Его основной принцип работы заключается в ионизации в электрическом поле рабочего тела, в качестве которого используют ксенон.
— Россия занимает передовые позиции в разработке плазменных двигателей. Инновации, созданные в стране, не только соответствуют международным стандартам, но и зачастую превосходят их. МК-35 прошел огневые и стыковочные испытания и продемонстрировал высокую степень экспериментальной отработки, — сообщил начальник отдела разработки плазменных двигателей АО ГНЦ «Центр Келдыша» Михаил Селиванов.
Холловский двигатель KM-75
Он уточнил, что в состав двигательной установки войдет несколько элементов: блок хранения, блок подачи рабочего тела и система питания. Сейчас все они на стадии активной разработки: в частности, оборудование адаптируют для лунных миссий.
По задумке разработчиков малые космические аппараты смогут добраться до спутника Земли самостоятельно. Для этого они должны стартовать с околоземной солнечно-синхронизированной орбиты (на высоте 500 км). А вот для доставки спутников в окрестности Красной планеты потребуется грузовой корабль.
— При запуске космических аппаратов часто используют тяжелые ракеты с жидкостными двигателями. Однако они требуют значительных затрат топлива. Среди альтернативных вариантов — плазменные двигатели, которые предполагают более экономичный способ достижения высоких скоростей, но с меньшей тягой, — объяснил заведующий отделом динамики космических систем ИПМ РАН Михаил Овчинников.
Холловский двигатель KM-35
По его словам, при полете к Луне малые космические аппараты сначала отправят в условно обратном направлении — к Солнцу, где они наберут дополнительную энергию за счет гравитационного маневра, а затем, сблизившись с Луной, будут захвачены ее притяжением, что поможет им затормозить. Время в пути по такой траектории составит порядка полугода.
Какие космические системы задействуют в проекте
Проект основательно проработан с точки зрения управления и связи, сообщили разработчики. В частности, по словам главного конструктора АО «Астрономический научный центр» Владимира Агапова, отслеживание аппаратов на лунном маршруте обеспечат с помощью наземных оптических систем навигации. Они представляют собой экономичную альтернативу радиотехническим системам. По словам специалиста, существующая сеть телескопов позволит наблюдать объекты размером до 5 см на околоземных орбитах и до 20 м на геостационарных (на высоте 36 тыс. км).
В проекте будут задействованы оптико-электронные камеры высокого разрешения, которые в настоящее время серийно производятся в России, объяснил генеральный директор АО «Лептон» Олег Казанцев. Создать высококачественные 3D-изображения небесных тел также поможет софт отечественной разработки, рассказал руководитель группы программного обеспечения и оборудования ГК «Геоскан» Виталий Кохановский.
Оптико-электронная камера для лунного проекта
Он добавил, что, согласно расчетам, чтобы построить 3D-модель Луны в требуемом разрешении, потребуется произвести съемку ее поверхности с орбиты на высоте 60 км в течение 197 суток. Аналогичное исследование Марса с заявленными параметрами качества потребует 74 земных суток работы аппаратов на 150-километровой орбите над поверхностью планеты. Объем информации, которую спутники соберут на Луне, составит 122 терабайта, а на Красной планете — 10 терабайт.
— В России много технологий для разведки как Луны, так и Марса. Однако они рассредоточены и находятся в разных научно-исследовательских и производственных организациях. Значение таких масштабных проектов — в объединении компетенций участников, за счет чего можно достичь более значимых результатов, — сказал «Известиям» гендиректор предприятия «Звезда» Александр Сенкевич.
Другая важная проблема — недостаток амбициозных целей для изобретательских коллективов, в свою очередь отметил эксперт космонавтики, руководитель проекта 435nm Александр Шаенко. Благодаря представленной инициативе большая группа разработчиков получит возможность реализовать свой научный и творческий потенциал. При этом имеющиеся в российских космических организаций заделы дают уверенность, что им под силу межпланетные миссии.
— В нашей стране уже сейчас много инвесторов и компаний, которые хотят разрабатывать технологии для дальнего космоса. Однако не выстроены механизмы такой работы и защиты проектов в случае неудач. Исследования космоса требуют экспериментов и шанса на ошибки, которые увеличивают риски инвесторов, — добавил сооснователь компании «Гильдии «Рубежи науки» Илья Чех.
Вместе с тем президент Московского космического клуба Сергей Жуков считает, что на данный момент представленный план лишь частично реализуем. По его мнению, Луна достижима для малых космических аппаратов с помощью малогабаритных буксиров или собственной двигательной установки. Что касается Марса, то тут, говорит эксперт, нужно быть осторожнее в прогнозах, поскольку российского модуля для перелетов к этой планете пока не существует.
