Ви хочете бути частиною семінару, під час якого ви проектуватимете космічну станцію разом з 19 іншими учасниками? Ви зацікавлені у тестуванні своїх знань та використанні їх для вирішення проблем, пов’язаних із відправленням людей у ​​космос? Ви хочете дізнатися кілька речей від справжнього космонавта? Інститут космічних систем Університету Штутгарта приймає заявки від студентів та молодих спеціалістів на семінар-розробку космічної станції 2020 до кінця квітня.

Примітка: організатори приймають заявки, незважаючи на поточну ситуацію, і, ймовірно, адаптують формат майстерні до його подальшого розвитку. Детальна інформація про заявку - нижче.

Майстерня проектування космічної станції

Минулого року я провів свої літні канікули нетрадиційно і відносно активно. Раніше я зареєстрував, що Штутгартський університет, а точніше його Інститут космічних систем (IRS Stuttgart), організовує семінар з проектування космічних станцій (SSDW) кожного літа протягом декількох років. Мета відносно проста - на основі завдання на даний рік учасники повинні розробити місію з людським екіпажем. Однак складний і взаємопов'язаний шлях веде до цієї чіткої мети, під час якої необхідно знайти баланс між підсистемами та вписатися в технічні обмеження. Крім того, весь семінар триває лише тиждень, з яких перші дні присвячені лекціям, тому часу на розробку місії та станції не так багато.

Хороша новина полягає в тому, що ви не самотні у цьому виклику. Семінар задуманий як змагання двох команд, чиї проекти будуть оцінені та порівняні в кінці. В одній команді 20 членів, кожен із членів має чітко визначені завдання або підсистему, за які відповідає розвиток. Мета місії семінару змінюється щороку. У попередні роки команди займалися проектуванням станцій на Місяці, Марсі, навколоземній орбіті в цислунному просторі, а також між астероїдами.

Окрім технічного досвіду, учасники також мають можливість спробувати працювати у великій міжнародній та мультидисциплінарній команді. З серйозними проблемами, що виникають під час семінару, вони можуть звернутися до експертів з наукових кіл, а також промисловості, які будуть доступні протягом тижня. Серед них - колишній космонавт Європейського космічного агентства проф. Доктор. Рейнгольд Евальд, який відвідав космічну станцію МІР в 1997 році, - тому не бракує досвіду з перших рук.

Як вижити на Венері?

2019 рік SSDW, тобто той, у якому я також брав участь, мав створити стійку станцію для людського екіпажу на Венері. Ця планета є привабливою ціллю, оскільки, як і Марс, це сусідня планета на Землі. На відміну від Марса, він має земну гравітацію (0,98 г) і набагато щільнішу атмосферу. Другий момент приносить із собою безліч ускладнень. Атмосфера Венери настільки щільна, що її середня температура на поверхні перевищує 460 ° C, а поверхневий тиск - 93 бар - тиск, еквівалентний 90-кратному атмосферному тиску на Землі, або еквівалент тиску, що знаходиться майже на 1 кілометр нижче рівня моря. Тривалість життя пристроїв у таких умовах невелика, рекордсменом є радянський зонд Venera 13, який передавав дані з поверхні протягом 127 хвилин. Для порівняння, марсохід Opportunity на Марсі експлуатувався 15 земних років.

Тому про поверхню Венери наразі не може бути й мови для екіпажу. Альтернативою є перебування в атмосфері за допомогою аеростатів - аеростатів або дирижаблів. На висоті близько 55 кілометрів температура і тиск атмосфери Венери є більш прийнятними - температура становить близько 25 градусів, а атмосферний тиск - близько 0,5 бар, т. j. половина тиску, який ми знаходимо на поверхні Землі. Атмосфера складається переважно з вуглекислого газу (96,5%), азоту (3,5%) та слідових кількостей інших елементів. Отже, така станція є технологічно можливою, але вона несе із собою конструктивні завдання, на які потрібно шукати відповіді.

Оскільки Венера ближче до Сонця, ніж Марс, а станція знаходиться над хмарами, ми можемо використовувати сонячну енергію як джерело енергії та накопичувати надлишок енергії, що утворюється протягом дня, за рахунок зменшення вуглекислого газу. Протягом ночі енергія може вироблятися, спалюючи продукти цього скорочення. Також можна обговорити велику кількість технологічних альтернатив, таких як те, як найкращим чином використовувати елементи, присутні в атмосфері, на підтримку місії - будь то зниження СО2, вироблення кисню екіпажем або ракетне паливо.

космічну
Дизайн станції від семінару червоної команди, SSDW 2019

Мабуть, найскладнішою проблемою є повернення на орбіту. Нашим завданням було розробити місію, яка безпечно поверне екіпаж на Землю після відвідування Венери. Оскільки станція знаходиться в атмосфері, а спуск на поверхню практично неможливий, запуск зворотної ракети утруднений, вона повинна стартувати зі станції. Горизонтальний запуск видається найбільш практичним рішенням. Друга велика проблема - ракетне паливо - краще зробити його на станції або взяти з собою?

У складі атмосфери Венери помітно не вистачає водню. Той, що не зник з планети, утримується в атмосфері у вигляді сірчаної кислоти. Його кількості достатньо, щоб зробити необхідним вживати заходів при проектуванні станції, особливо для захисту зовнішніх частин станції - аеростатів та сонячних панелей. Однак нам недостатньо водню для надійного отримання необхідної кількості метану як палива для зворотної ракети за розумний час. Альтернативою є також використання окису вуглецю, виготовленого з атмосферного СО2, але властивості такого палива виявились невідповідними для наших потреб.

Ці відповіді та багато інших ми шукали менш ніж за чотири дні, які були присвячені дизайну станції. Венера цікава для нас, землян, з кількох причин. Багато в чому це фізично дуже схожа планета із Землею, але умови на ній надзвичайно зумовлені сильним впливом парникового ефекту. Досліджуючи Венеру, ми можемо дізнатися більше про цей процес, тим самим запобігаючи подібному різкому впливу на нашу Землю.