Космическая рыбалка от Robert Winglee (NASA)

За творчеством Robert Winglee ^[1] я слежу пожалуй с времён альма- матер (хотя я сам не знаю ху из «А-М). Интерес был ещё со времён публикации Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion (M2P2) ^[2]. Занятный и увлекающийся (я бы даже сказал сильно увлекающийся) человек (может и „человечище“), который иногда напрочь забывает свои же базовые познания, полученные в ВУЗе.

В свое время я даже тиснул статью на эту тему статью: MagBeam: плазменное надувательство ^[3].

Надысь прочитал о его новой разработке (и новом увлечении) Europa Kinetic Ice Penetrator System for Hyper Velocity Instrument University of Washington,2016 Committee:Robert Winglee&Carl Knowlen ^[4] и тут же вспомнил статью Cosmic Concept: Going Fishing on Other Planets ^[5].

Новость уже с «душком», однако, предполагаю, будет кому-то интересна. Тем более NASA до сих пор не отменило её финансирование ^[6]. Как пишет Popmech ^[7]:

Из-за непомерной стоимости, только несколько миссий, включая лунный Аполлон, смогли доставить образцы внеземного материала (грунта) на Землю. Один ученый хочет изменить эту парадоксальную ситуацию, и предлагает идею космического корабля с вариацией „удочки“, который может получить материал грунта с планеты или астероида без фактической посадки.

И кто этот герой? Конечно изобретатель MagBeam- Robert Winglee!

Роберт Winglee, председатель Отделения наук о Земле и прочих космических наук в Университете штата Вашингтон ^[8], говорит, что миссии-те, которые доставляют материалы грунта из других астрономических тел на Землю, очень мало дают информации о строении Вселенной, по причине их малого количества и, как правило из-за огромных затрат.

Космический аппарат должен приземлиться на поверхности другой планеты (спутника, астероида, кометы), взять образец, взлететь и доставить его на Землю.

«Это не значит, что технологий не существует», говорит Winglee. »Это, означает, что стоимость такой операции довольно высока."

Но Winglee и его студенты думают, что у них есть система (технология), которая может резко сократить стоимость извлечения образца инопланетного грунта путем исключения из миссии этапа посадки КА. Вот так. Ни больше не меньше. Заостряю на этом внимание читателя. Команда студентов, под руководством доктора Winglee ведет исследования по разработке космического аппарата, который мог бы пролетая мимо планеты или астероида, не осуществляя фактической посадки, выстрелить в поверхность пенератором ^[9], привязанным к космическому кораблю тросом. Полученный материал, космический аппарат заберет себе обратно (втянет пробник за трос) на борт и возвратит на Землю.

На первый взгляд всё круто и разумно. Произведены тесты на земле, обстреляны грунт пустыни, бревно, лёд и прочие подручные субстанции.

Организованы целые группы и консорциумы (UCL DEPARTMENT OF SPACE & CLIMATE PHYSICS
PLANETARY SCIENCE GROUP) существует проект Europa Kinetic Ice Penetrator (EKIP) ^[10].

Как только не мучили пенераторы, почву, лёд, стекло и студентов.

В общем и целом процедура выглядит так:

Исследователи провели свои испытания первоначально на полигонах с «мягким грунтом» дно высохшего озера в пустыне Блэк-Рок (Nevada) ^[11], и вот- вот готовятся перейти на «hard» в China Beach ^[12], где они столкнуться с трудными типами почв вулканического происхождения- очень близких по составу к тем, что могут встретиться на астероидах.

Если их снаряды переживут воздействие там, ожидается, что эта технология может быть запущена в течение десяти лет.

«Я думаю, что мы либо осилим это или разобъём его» сказал Winglee. «Мы хотели бы, чтобы продемонстрировать, как влияет скорость Mach 2 при входе пенератора в твердую землю.»

Сознательно концентрирую внимание на употреблении термина «скорость Mach 2»!

«We would like to demonstrate how to make a Mach 2 impact into the hard ground, which would be an amazing accomplishment as you might imagine.»

Хочется поязвить по поводу употребления Professor and Chair (Department of Earth and Space Sciences, University of Washington Seattle, WA 98195-1310,Director Washington NASA Space Grant Consortium) Robert M. Winglee понятия числа Маха ^[13] для практически без атмосферного спутника Юпитера (единичные линии атомарного О2 и Н2, атмосферное давление на поверхности Европы примерно равно 0,1 мкПа (но не более одного микропаскаля), или в 10^12 раз ниже земного) и при температуре отнюдь не +20 грС). Вакуум, инженерный вакуум. Какие «числа Маха» и «Рейнольдса»?

В интервью-то он вещал о скоростях под 650 м/с. Ну да, ладно. Извечная история о «манагерах» и инженерах, «дырках» и отверстиях. NASA деньги выделило (как и с MagBeam). «Жизнь удалась».

Новаторы мучили разные материалы для пенератора (алюминий, композиты, сталь). Даже была исполнена IT-шниками некая крутая программа для всех «расчётов»:

Примечание:

Europa здесь не имеет ни какого отношения к Европе, как части Евроазии ^[14].
Европа ^[15] здесь это спутник в системе Юпитера (шестой спутник)- или Юпитер II.

Для ознакомления «футурология от РенТВ» ^[16]. Нет вы меня не пинайте за то, что я бурчу не по делу, этакий ретроград от «Роскосмоса» ^[17]! Просто мои потраченные годы на учёбу и добывание хлеба насущного- генерируют «Глас вопиющего в пустыне» ^[18].

Попробую обосновать своё нытьё:

1. «Пенератор»- это по сути аналог строительного дюбеля ^[19]. Войти-то он конечно войдёт, в лёд Европы тем более. А вот насчёт «выйти» и «дёрнуть его тросом» с космического аппарата- боюсь возникунт существенные проблемы. Да конечно: можно использовать и пирозапалы (главное, что бы они не сработали при пенерации) для освобождения динамического бура, однако… «Меня опять терзают смутные сомнения» ^[20].

Мой опыт использования дюбель- пистолетов возмущается и орёт: «ничего не выйдет». А именно: перекосит, переклинит, температурные деформации опять же (при прохождении БОПС ^[21] через броню- бронелист течёт (и БОПС то же течёт).

Вообще вся «идея», предложенная Winglee&Co., выглядит донельзя странно. Аналог: «Корчевание пня с помощью автомобиля» ^[22].

Видимо профессор не читает Geektimes и Филиппа Терехова (@lozga в частности:
Как опереться на пустоту? ^[23]). Что там (в Вашингтонском универе) с орбитальной скоростью и запасом Ек+Ер? ^[24] Я так думаю либо космический аппарат притянется к Европе (Астероиду), либо (вдруг случится чудо) Европа притянется к космическому аппарату.

2.«А нафига козе баян?» ^[25]

Что мы знаем про Юпитер II (привожу Европу, так как про остальные астероиды нет смысла и говорить)? Много (со времён Коперника уже совсем много).

Орбитальная скорость (v)= 49 476,1 км/ч
Ускорение свободного падения на экваторе (g)= 1,315 м/с²
Вторая космическая скорость ^[26] (v2)= 2,026 км/с

Луна для сравнения ^[27]. Вторая космическая скорость для Земли (v2)=11,2 км/с. Космический аппарат пошёл в «отрыв» в сторону Юпитера. Перед Европой надо тормознуть (вернее сначала уравнять скорость и вектор КА с орбитальной скоростью и вектором Европы, а затем тормознуть). Первая космическая скорость ^[28] (v1) для Европы= 1,68 км/с

Я таки напомню «Вояджер-2»:

Т.е. V= 10-10,5 км/с надо погасить до 1,68 км/с, синхронизировать орбитальную скорость и скорость вращения (13,73 км/с), выйти на гео- орбиту Европы, выстрелить бур- пенератор, затащить его обратно (сп. п.1) и развить вторую космическую для возвращения на Землю.

Справка: Вторая космическая скорость (v2) для Европы= 2,026 км/с.

Я даже не буду считать, что выгоднее по массе: запас топлива для посадки на практически безвоздушный спутник Юпитера и старт с него, либо пенератор+ РДТТ ^[29] для разгона его до «2Mach»+ трос+ элестродвигатель для его смотки (поднятия)+ стабилизаторы вращения бухты (демферы, стопоры и т.д.)+ двигатели ориентации и коррекции орбиты+ гиродин+ ещё чего я позабыл(БЕЗ ЭТОГО — ну ни как: будет рикошет, трос порвёт орбитальная скорость упадёт)… ЛИБО ЗАПАС ТОПЛИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ посадки и взлёта с небесного тела, имеющего g=1,315 м/с².

По мне так вывод очевиден. Спокойно сесть, пробуриться (или скребком ковырнуть), поместить в контейнер, взлететь, дать импульс для набора v2 и доставить груз на Землю.

Всё как обычно — Луна-16 ^[30]
Масса КА: 5725 кг. Масса возвратной ракеты: 512 кг. Масса спасаемого аппарата: 34 кг.
Возвратная ракета представляет собой самостоятельный ракетный блок с однокамерным жидкостным реактивным двигателем тягой 1850 кг и системой из трех сферических баков с компонентами топлива тетроксид азота и несимметричный диметилгидразин. Диаметр центрального бака 67 см, диаметр каждого из периферийных баков 53 см. Система подачи топлива — вытеснительная. Для стабилизации ВР на активном участке служили рулевые сопла общей тягой 70 кг.

Всего 512 кг… и это с учётом, что изначально корректирующе- тормозной модуль (КТ) создавался для доставки самоходного аппарата на поверхность Луны.

Ну или вариант Appolon ^[31]. Кому-что по душе. Меняются пропорции (оно и понятно- массы разные), но принцип тот же самый.

3.Если уж так любо дистанционное зондирование: выстрелил пенератором, снял спектрограмму облака пыли, произвел радиоизотопный анализ, при благоприятном стечении обстоятельства «засосал» часть продуктов выброса в контейнер (атмосферы нет, гравитация мизер) и домой.

Всё. Доклад закончен. Кто не уснул — большое спасибо.

Автор: AntoBro

Источник ^[41]