Самые большие объекты человечество построит в космосе: будущее стало реальностью
Представьте себе картину: ракета стартует с космодрома, неся на борту пару десятков тонн груза. За несколько минут она разгоняется до 28 000 км/ч, отдаляясь от Земли почти на 480 км. Что это за ракетка? Возможно, спутник связи, космический корабль NASA или какая-то военная установка? На самом деле, нет. Это и не космический корабль вовсе: на борту нет места для экипажа, зато все полезное пространство занято тоннами высококачественного пластика и компонентов для 3D-печати, которые пригодятся для 3D-принтера, что уже ожидает на орбите. Эта футуристическая установка затем использует материалы для создания спутника площадью в несколько километров.
Сейчас спутник таких размеров кажется фантастикой, но это именно та цель, которую поставила перед собой космическая индустрия. В будущем гигантские телескопы, спутники связи, солнечные батареи и огромные космические станции заполнят околоземное пространство, и многие из них будут во много раз превосходить то, что было возведено на поверхности.
Космический конструктор
Концепт Archinaut
Компания Made In Space, штаб-квартира которой расположена в Маунтин-Вью, Калифорния, работает над реализацией этой мечты. В течение последних нескольких лет они разрабатывали производственное оборудование, один из трех 3D-принтеров, предназначенных для космоса. В то время как их коллеги из AMF удобно расположились на борту Международной космической станции, компания Made In Space планирует запустить совершенно новый принтер, который будет работать исключительно в вакууме.
Запуск прототипа, получившего название Archinaut, планируется в конце этого года. В будущем подобные машины смогут печатать на орбите конструкции любого размера. «Мы можем изготовить структуру, которая на Земле была бы невозможна, потому что не выдержала бы собственной тяжести», поясняет генеральный директор Made In Space Эндрю Раш (Andrew Rush). Единственное практическое применение подобной системе найдется там, где нет силы тяжести.
Первый прототип Archinaut является в основном просто доказательством концепции и в ближайшее время не будет использован для печати спутников. Раш говорит, что для начала они хотят опробовать технологию на Земле, и лишь тогда, когда она будет испытана на практике, а все недостатки будут устранены, ее можно будет перенести в космос. Рудраранаян Мукерджи (Rudranarayan Mukherjee), специалист по робототехнике из Лаборатории реактивного движения NASA, считает, что для начала придется преодолеть ряд сложных технических проблем. «Автономия, способность к манипуляции, контроль мощности, метеорологические факторы — все это аспекты, которые придется учитывать для создания оптимальной робототехники».
Кроме того, нужно не только научить роботов эффективно работать при минимальном контроле со стороны человека, но и полностью переработать структуру космических сооружений. Стандартизированные интерфейсы, формат конструкции, термическая устойчивость компонентов и прочие факторы играют важнейшую роль при возведении огромных построек в космосе. Их части должны подходить друг к другу универсально, как детали LEGO, что позволит быстро и дешево создавать различные комбинации модулей, адаптируя их к условиям внешней среды.
Космические телескопы будущего
3D-принтер, в настоящее время установленный на МКС
То, к чему Раш стремится в долгосрочной перспективе — это разработка платформы, на базе которой можно будет создавать по‑настоящему огромные и сложные космические телескопы. «Уже в ближайшем будущем научному сообществу понадобятся 15-, 30- и даже 100-метровые телескопы», уверен он. Ник Зиглер (Nick Siegler), главный технолог JPL, согласен с тем, что для постройки таких телескопов космическая среда станет оптимальным выбором. Его логика проста: в какой-то момент размер телескопа будет превышать размер обтекателя ракеты, а сама конструкция станет слишком тяжелой, и у инженеров не останется иного выбора, как собирать ее на орбите. «Сборка больших телескопов в космосе — это не вопрос «если», это вопрос «когда», он неизбежен», поясняет Ник.
Для сравнения: ракеты со временем становятся все больше, а с ними растут и размеры их обтекателей, что демонстрирует Falcon Heavy или будущий проект SpaceX BFR. Чем больше обтекатель — тем большие телескопы можно запускать с Земли, не прибегая к сборке в космосе. Размер обтекателя Falcon Heavy достиг 5 метров, благодаря чему развертка будущих телескопов может быть увеличена до 9 метров — это внушительная цифра. NASA тоже планирует к 2020-му году запустить в космос ракету с большим, 12-метровым обтекателем, что увеличит ограничение развертки телескопа до 15 метров. Нынешний же рекорд составляет всего 5 метров.
Но настанет время, когда обтекатели ракет уже не смогут обеспечить условия для перевозки телескопов. Зиглер поясняет, что практичнее и дешевле не дожидаться этого порога, а заранее начать разработку систем, сборка которых будет проводиться на орбите. Чем раньше это произойдет — тем более совершенной будет система и тем меньше проблем будет у инженеров. С достаточным количеством ресурсов и финансирования даже 100-метровые телескопы очень быстро перестанут быть фантастикой.
Дальнейшие перспективы
Возможности для сборки и производства в космосе практически неограничены. Но технология все еще находится в зачаточном состоянии, причем первый прототип еще даже не вышел в космос. Но мы уже знаем, какое влияние это окажет на промышленность потому что подобные проекты раньше. Первый крупный проект такого рода начался двадцать лет назад со строительства Международной космической станции. МКС — это самая большая структура, когда-либо созданная в космосе, и это стало возможным даже без использования фантастических роботов или 3D-принтеров.
