[Перевод] Космический корабль из астероида
Забавно, что даже в космической отрасли далеко не каждый день вам удаётся работать над действительно масштабными идеями. В Made In Space львиная доля нашей инженерной энергии тратится на разработку концепций, которые в течение пяти лет превратятся в реально эксплуатируемое оборудование. Мы любим много говорить о будущем, рисовать на досках виды космических колоний или обсуждать, какие могут быть трудности производства на Энцеладе. Хотя обычно мы не работаем над долгосрочными проектами, но благодаря программе NIAC всё-таки сможем принять участие в чём-то подобном.
В рамках программы NASA«s Innovative Advanced Concepts (NIAC, Инновационные передовые концепции NASA) предоставляются исследовательские гранты с целью изучения различных нестандартных способов исследования космоса. Основное внимание уделяется достаточно долгосрочным проектам, реализуемым через 10 и более лет. Мы в Made In Space недавно предложили новое видение исследования и использования астероидов, и за это получили грант NIAC. Вот в чём заключается наше предложение.
В течение последних нескольких десятилетий рассматривались идеи миссий, в которых использовались бы дальние космические базы в точках либрации и на окололунной орбите.
В 1974 году Джерард О«Нил предложил построить космическую колонию с производственными мощностями в точке либрации Земля-Луна L5. Представители «Общества L5» (L5 Society) описывали комплексы спутников для сбора солнечной энергии, расположенные в точках либрации и предназначенные для экономии выработки электроэнергии на Земле. Вскоре NASA предложила программу ARM (Asteroid Redirect Mission), в рамках которой была проработана концепция безопасной транспортировки многотонного астероида на лунную орбиту с помощью роботизированных кораблей. В пункте назначения команда астронавтов должна была бы собрать беспрецедентное количество образцов для дальнейшего изучения на Земле.
Все эти идеи столь же захватывающи, сколь и разнообразны.
При этом описанные сценарии объединяет одно — потребность космической базы в строительных материалах.
Эту проблему предлагалось решить всевозможными способами. Например, специалисты, работавшие над ARM, предлагали транспортировать астероид с помощью буксира на солнечной энергии. А О'Нил пропагандировал идею транспортировки необходимых материалов с поверхности Луны.
Мы в Made In Space предлагаем иной способ доставки материалов. Он легко масштабируется, эффективен с точки зрения стоимости, и позволяет в автоматическом режиме обильно снабжать ресурсами любое место в Солнечной системе. Мы разрабатываем архитектуру RAMA, благодаря которой астероид можно превращать в примитивный космический корабль, способный самостоятельно перемещаться в нужную точку пространства.
Аббревиатура RAMA расшифровывается как Reconstituting Asteroids into Mechanical Automata (Преобразование астероида в механический автомат). В нашем проекте предполагается использование преимуществ аддитивного производства и использования ресурсов на месте, на «строительной площадке» (in-situ resource utilization (ISRU)). Это позволит добиться высочайшей эффективности миссий по перенаправлению астероидов.
Иными словами, мы исследуем возможность превращения астероидов в космические корабли с автономным питанием.
Ключевой аспект программы NIAC заключается в том, что предлагаемые концепции должны быть описаны в контексте миссии. У нас есть много разных идей использования архитектуры RAMA, но больше всего нам нравится такая:
В конце 2030-х годов с Земли запускается Первичный аппарат, который с помощью электрической силовой установки и гравитационных сил отправляется на перехват астероида, пролетающего на расстоянии, не более чем в 10 раз превышающем расстояние от Земли до Луны.
После успешной встречи с астероидом, с помощью разработанной в NASA технологии ISRU Первичный аппарат начинает добывать материалы с поверхности и с небольшой глубины небесного тела.
Эти материалы используются для создания запасов, необходимых для производства механических компонентов космического корабля.
Астероид, преобразованный в гигантский механический космический корабль, самостоятельно отправляется на базу по добыче полезных ископаемых.
По мере изготовления и проверки компонентов, они встраиваются в большую сложную конструкцию, включающую в себя механические подсистемы вычисления, маневрирования, разгона, хранения энергии и навигации.
В результате астероид превратится в автономный механический свободнолетающий космический корабль — RAMA-1. Он будет запрограммирован медленно менять свой курс, чтобы в конце концов прилететь в точку либрации L5, где из него начнут добывать полезные ресурсы.
Как только RAMA-1 начнёт двигаться к цели, Первичный аппарат отправится на новый астероид, чтобы превратить его в RAMA-2. И так до тех пор, пока Первичный аппарат не выйдет из строя.
Made In Space получила от NASA средства на выполнение начальных работ в рамках Фазы 1. Это означает, что в течение ближайших 9 месяцев мы будем исследовать реализуемость концепции RAMA.
На ранней стадии работ мы сконцентрируемся на проработке плана миссии, а также постараемся лучше понять, как можно с помощью аналогового механизма управлять астероидом.
Наша ближайшая цель: через 9 месяцев иметь подробно проработанное описание структуры миссии, а также представить список технологий, необходимых для реализации RAMA и требующих инвестиций (в сфере производства и использования материалов).
Поиск темы для исследования, соответствующей критериям NIAC — задача не простая. По сути, это сочетание мощных технологических концепций с примесью научной фантастики.
Мы нашли вдохновение в идее космического механического автомата, наподобие Самовоспроизводящихся машин Джона фон Неймана и Астроцыплёнка Фримена Дайсона. Эти технологические концепции анализировались десятилетиями, и существует немало идей по их реализации.
С помощью проекта RAMA мы придадим новый импульс идее самовоспроизводящихся космических аппаратов, с учётом того, что эти автоматы будут простыми вычислителями и транспортными устройствами, просто увеличенными до размеров астероида.
Антикитерский механизм. Создан примерно за 150 лет до нашей эры, старейший аналоговый компьютер в мире.
Насколько простым может получиться подобный автомат? Наши разработки базируются на технологиях, существующих тысячи лет. Антикитерийский механизм считается старейшим в мире аналоговым компьютером, он был создан за полтора века до наступления нашей эры. Устройство позволяло с невероятной точностью вычислять движения звёзд и планет, и исследователи до сих пор спорят о том, как оно могло быть разработано и изготовлено в столь древние времена.
Конечно, превращение целого астероида в подобие Антикитерийского механизма выглядит фантастикой. В самом деле, название RAMA было навеяно романом Артура Кларка «Свидание с Рамой». Но крутые технологии, вдохновляемые безумным видением будущего, создаются командами, готовыми к этому грандиозному новому вызову. А для Made In Space проекты наподобие RAMA, находящиеся на дальних границах наших продуктовых дорожных карт, помогают добиваться успеха и в ближнесрочной перспективе.
