В преддверии будущих космических проектов по постройке гигантских структур на орбите и поверхности Луны, Управление перспективных исследовательских проектов Минобороны США DARPA объявило о запуске программы нового орбитального и лунного производства NOM4D. Инициатива направлена на разработку технологий крупномасштабного строительства в космосе.
Трудности большой стройки в космосе
Прямо сейчас на наших глазах разворачивается новая космическая гонка, призванная вернуть людей на Луну, совершить первую высадку на Марс и освоить околоземную орбиту. Космические технологии претерпевают революционные изменения. Коммерческие компании запускают рекордное количество миссий и выводят на орбиту рекордное количество спутников. Создаются целые новые классы космических аппаратов. Человечество впервые сталкивается с потребностью постройки по-настоящему больших космических структур. Речь идет и о масштабных лунных базах, и о тяжелых кораблях, способных доставлять грузы на Луну и Марс.
Но строительство больших объектов в космосе связано с проблемой низкой эффективности запусков. Проблема заключается не только в том, чтобы построить достаточно большие ракеты, но и в том, чтобы обеспечить выживание полезной нагрузки при запуске. Из-за этого огромный объем тратится впустую. Словно вы кладете что-то хрупкое в большую коробку, а все остальное пространство заполняете поролоном, чтобы защитить ценный груз.
Например, Международная космическая станция (МКС) весит около 420 тонн. Она была запущена на орбиту не целиком, а в виде отдельных модулей. Каждый из этих модулей приходилось размещать внутри ракеты-носителя и дополнительно укреплять, чтобы модуль пережил перегрузки и вибрации при запуске. На орбите такой запас прочности уже не нужен, но способ доставки диктует свои условия.
В общем, если бы станцию не отправляли на орбиту по кусочку, а сразу строили в космосе, она обошлась бы человечеству в разы дешевле.
Перенос производства в космос
Программа NOM4D пытается использовать другой подход. Вместо того, чтобы поднимать на орбиту большие куски готовых конструкций, она предлагает перенести в космос само производство. В этом случае на орбиту будут запускаться не хрупкие конструкции, а базовые материалы, не нуждающиеся в бережном обращении. Уже в космосе из этих материалов будут создаваться большие структуры необходимого масштаба.
Такой подход позволит строить объекты, вроде антенн или солнечных батарей, в разы больше тех, что могут быть собраны на Земле. Невесомость только поможет такому строительству.
Эксперты DARPA предполагают, что к 2030 году космос станет более доступным в плане логистики и средств. Орбитальные запуски будут более быстрыми и частыми. Станут обыденностью регулярные полеты на Луну и орбитальные дозаправки роботизированных космических аппаратов. Будут созданы роботы, способные строить конструкции в космосе. А главное - появится возможность контролировать все это в режиме реального времени. Программа NOM4D должна подготовить человечество к этому будущему.
Участники NOM4D должны будут пройти трехэтапный процесс, причем каждый этап продлится 18 месяцев и сосредоточится на разработке конкретной концепции.
- Первый этап будет включать в себя достижение целевых показателей структурной эффективности для гигантской орбитальной солнечной батареи мощностью 1 мегаватт.
- Второй этап будет сосредоточен на разработке радиочастотного отражателя диаметром 100 метров.
- Третий этап будет посвящен построению инфракрасного отражателя для сегментированного длинноволнового инфракрасного телескопа.
Каждый этап потребует соблюдения технических требований и наземного производства уменьшенных демонстрационных конструкций для проверки.
“Мы ищем поставщиков, которые придумали бы конструкции систем, которые были бы настолько эффективными, что их можно было бы построить только за пределами Земли, и имели бы функции, позволяющие им выдерживать маневры, затемнения, повреждения и термические циклы, типичные для космического пространства и лунной среды”, - говорит Билл Картер, руководитель программы NOM4D в DARPA.
