Аналитика

IT-байки: ползком на орбиту или как роботы подружились с нанотрубками

Это произошло совсем недавно, почти в наше время. Два представителя разумной расы Альдебарана, которая будет открыта в 2685 году и отнесена Нейреархом, этим Линнеем XXX века, к отряду Мегалоптеригия в подклассе Тельца, одним словом, две особи вида Мегалоптерикс Амбигуа Флиркс, посланные синцитиальной ассамблеей Альдебарана (называемой также окончательным собранием) для исследований возможности колонизации планет в районе VI парциального периферийного разрежения (ППР), прибыли сначала к Юпитеру. Взяли там пробы андрометакулястров и, установив, что таковые пригодны для питания телепата (о котором речь будет ниже), решили исследовать заодно третью планету системы - маленький шар, вращавшийся по скучной круговой орбите вокруг центральной звезды.
С. Лем «Вторжение с Альдебарана»
Возможно, что в последних наших историях мы несколько увлеклись нанотехнологиями, подзабыв про остальные сферы научно-технической деятельности. На минувшей неделе произошло событие, которое, будучи в некоторой степени связанное с нанотехнологиями, в то же время главным образом должно быть отнесено к научно-исследовательским проектам, направленным на освоение околоземного космического пространства. Речь идет о финале конкурса «космических лифтов», прошедшем 22 октября в исследовательском центре NASA Ames Research Center в Калифорнии.
 Tether-satellite-NASA.jpg
Напомним, что главная задача проекта «космического лифта», разрабатываемого уже несколько лет, заключается в том, чтобы реализовать более дешевый и экологически безопасный способ доставки грузов на околоземную орбиту, нежели с использованием ракет-носителей. Разумеется, речь идет о беспилотных летательных аппаратах, на долю которых приходится подавляющее большинство пусков ракет с земных космодромов. Для этого была предложена следующая идея: использовать робота, поднимающегося по тросу, прикрепленному к спутнику. Причем спутник может находиться как на геостационарной, так и на круговой орбите – нижний конец троса вовсе не обязательно должен находиться на поверхности Земли, как это и показано на рисунке. Для доставки грузов к нижнему концу троса предполагается использовать стратоплан, с которого будет запускаться небольшая многоразовая ракета-носитель (см. демо-ролик).
 Concept.gif
Впрочем, может быть реализован и вариант, при котором нижний конец троса жестко прикреплен к Земле.
 aliens.jpg
Оставив в стороне рассуждения о том, насколько перспективен проект с точки зрения законов сохранения импульса, момента импульса и энергии – в конце концов, «космическим лифтом» можно будет доставлять на спутник и топливо для коррекции его орбиты (разумеется, небольшими порциями); отметим главное его преимущество – использование полностью многоразовых компонент, что должно будет значительно снизить количество «мусора» как на орбите, так и падающего на Землю. Однако, есть и ряд технических сложностей – во-первых, необходимо создать материал троса, прочный и легкий, а во-вторых, устройство-робота, способного подниматься с грузом по такому тросу. Обе эти задачи, помимо практического, представляют и несомненный научный интерес. Причем, возможно, что не только со стороны Землян – если приглядеться, то на одной из фотографий, сделанных в ходе конкурса, можно увидеть неопознанный летающий объект. В ходе конкурса предполагалось выявить по одному победителю в двух номинациях – подходящего для космического лифта троса и «робота-тросолаза». Каждый победитель, как сообщается в пресс-релизе NASA, должен был получить по 100 тысяч долларов в качестве призового вознаграждения. Кроме того, за успешное решение задач создания космического троса (space tether) и «лучевого электропитания» (beam power) фондом Spaceward была обещана награда по 500 тысяч долларов в рамках ежегодного конкурса Centennial Challenge («вызов века»).
 mounted.jpg
Однако, награды от NASA никто так и не получил: роботы, представленные на конкурсе «тросолазов», либо попросту не доползали до верха 400-футовой (120-м) вышки, либо ползли слишком медленно – по требованиям агентства, скорость перемещения робота должна была быть не менее 2 м/с. Более того, пройти «квалификацию» - перед выходом в финал нужно было преодолеть 100-футовую (30-м) высоту – оказалось под силу далеко не всем представленным решениям.
 UBC.jpg
В финал мероприятия, тем не менее, попали четыре команды: «Космические пираты Канзас-Сити» (Kansas City Space Pirates), «Технологические магнаты» (Technology Tycoons), «Университет Британской Колумбии» (University of British Columbia, UBC) и USST (University of Saskatchewan Space Design Team). Питание роботов трех первых команд осуществлялось при помощи солнечных батарей, причем для увеличения количества попадающего на батареи света использовались зеркала (на фото выше), и только USST использовала излучение мощного лазера для «подпитки» своего детища. Кстати, помимо зеркал, одна из команд использовала сфокусированный свет мощных прожекторов, правда, так и не прошла квалификацию. Ближе всех к цели оказался робот USST - ему удалось подняться на высоту, правда, не с первой попытки, и до преодоления планки скорости в 2 м/с не хватило совсем чуть-чуть.
 tether_machine.jpg
Что касается испытаний перспективных материалов для космического троса, то они проводились следующим образом: два испытуемых образца (кольца окружностью 2 м и массой не более 2 г) одновременно помещались на разрывный стенд (на фото выше) и подвергались механическому растяжению до тех пор, пока один из них не обрывался. Выдержавший все испытания образец должен был «сразиться» с эталонным образцом из коммерческого материала, правда, имеющим в полтора раза больший вес. Только победив в таком «изначально нечестном» соревновании, создатель нового материала мог рассчитывать на приз в 500 тысяч долларов.
 nanotube_tether.jpg
На конкурс материалов для «космического троса» было представлено всего две разработки: команд Astroaraneae («Космические пауки») и «Дельта-Икс» (Delta-X) из Массачусетского Технологического Института (MIT). Последняя разработка представляла особенный интерес, так как была создана на базе углеродных нанотрубок (на фото выше). Однако, оба представленных на соревновании кольца (массой 2 и 1,3 г) не выдержали конкуренции с материалом Astroaraneae, разорвавшись практически сразу. Впрочем, представители MIT и не скрывали, что не испытывают особых надежд на победу, так как не ожидают готовности материалов из нанотрубок до 2010 года. В свою очередь, Astroaraneae, выиграв состязание с нанотрубками, отказались соревноваться с эталонным материалом, заявив, что уверены в своем проигрыше и участвовали в конкурсе лишь ради того, чтобы подтвердить свое текущее превосходство над конкурентами. Надо сказать, что материал Astroaraneae (формула его держится в секрете – кто знает, может, это действительно паутина? Ведь не зря же у этой команды такое название) весьма неплох и в прошлом году выиграл соревнование с кольцом из эталонного материала такой же массы, но не смог «победить» трехграммовое кольцо, без чего невозможно присуждение приза в 500 тысяч долларов. Таким образом, приз остался не разыгранным и в этом году, а значит, на соревнованиях 2008 года выигрыш победителя сможет составить 900 тысяч долларов (500 тысяч призовых этого года плюс 400 тысяч долларов, которые предстоит разыграть в 2008 году). Если, конечно, Astroaraneae или кому-то еще всё же удастся превзойти эталонный материал с 50% запасом. Кроме того, не следует забывать, что требования, предъявляемые к претендентам, каждый год возрастают.
 tycoon.jpg
Так, в прошлом году от роботов-тросолазов требовалось подняться на 60-метровую высоту со скоростью 1 м/с. В этом году были удвоены и высота, и требование к минимальной скорости. Скорее всего, что в будущем году требования к роботам будут также увеличены, что делает и без того сложную задачу практического воплощения идеи «космического лифта» ещё сложнее. Кроме того, роботы должны уметь карабкаться по тросу, роль которого в настоящее время выполняет вечно рвущаяся специальная лента, в непростых метеоусловиях – в ходе соревнований претендентам мешали не только высота, но также ветер и дождь. С другой стороны, на кону уже по 900 тысяч долларов – есть за что бороться. Материалы по теме: - The space elevator blog

- Обсудить материал в конференции

 
 
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Starlink получил разрешения на работу в Нигерии и Мозамбике 9 ч.
Отток айтишников из России в первом полугодии оценили в 40 тыс., но половина вернётся обратно 9 ч.
В Китае представили пятиместный электромобиль за $5900 с дальностью пробега до 300 км 12 ч.
Китайский завод BMW Group освоит замкнутый цикл переработки аккумуляторов электромобилей 13 ч.
Вьетнамское предприятие Intel научилось самостоятельно готовить процессорные подложки 15 ч.
По мере снятия пандемийных ограничений в Китае отмечается падение спроса на смартфоны 15 ч.
NASA наметило вторую репетицию запуска лунной ракеты Artemis I на 19 июня 15 ч.
В игровом сегменте выручка NVIDIA зависела от российского рынка на 4 % 20 ч.
Тираж смартфонов Apple серии iPhone 14 уступит объёмам выпуска предшественников в прошлом году 20 ч.
Samsung резко урезала план производства смартфонов на 2022 год — вместо 310 млн выпустят только 280 млн 27-05 23:34