おそらく私たちの多くは、子供の頃、特に暖かい 8 月の夜に星空を眺めたのではないでしょうか。 神秘的な黒い空間は常に人々の興味を掻き立ててきました。 私たちも祖先と同じように、この未知の世界がその中に何を隠しているかを理解しようとしているのでしょうか？ このような質問や、子供たちが親によく尋ねる他の多くの質問は、答えるのが難しい場合があります。 私たち大人にとって空間とは何でしょうか？ 彼について私たちは何を知っていますか?
秩序と調和
説明的な辞書から、ギリシャ語から翻訳された「コスモス」という言葉は「調和」、「秩序」を意味することがわかります。 この言葉によって彼らは宇宙全体を意味し、それを無秩序や混沌とは対照的に、調和によって区別される秩序あるシステムとして考えました。 科学者たちがこの概念に地球の性質全体、地球上で起こるすべてのことを含めていた時代がありました。 これには、天体、惑星、星、銀河も含まれます。 「コスモス」という巨大な作品が知られている。 著者アレクサンダー・フンボルトは、当時知られていた自然に関するすべての情報を 5 巻にまとめました。 つまり、すべては宇宙に関するものでした。
宇宙
今日の宇宙とは何ですか？ この概念にはおそらく本当の意味が与えられており、「宇宙」を意味します。 結局のところ、宇宙には星、彗星、さまざまな天体などあらゆるものが含まれており、これらの要素は相互に接続されています。 彼らは彼らだけが知っている法則に従って存在しており、人間は常にこれらの法則を解明しようと試みてきました。 宇宙とは何かを理解する試みはおそらく決して止まることはないだろう。 この謎は人々の心を興奮させます。
近くて深い宇宙
従来、宇宙の全空間は遠方宇宙と近方宇宙（地球近傍空間）に分けられます。 私たちの惑星のすぐ近くに位置する領域は、衛星の助けを借りて積極的に研究されています。 これらは、人が宇宙探査に積極的に参加できるようにする特別な乗り物です。 多数の衛星が独立して地球近傍空間を探索しています。
深宇宙は人間が近づくことはできません。 しかし、それが一時的なものであることを祈りましょう。 この領域もいつかは人類に占領されるだろう。
天の川
科学者は、宇宙は多数の銀河で構成されていると信じています。 「銀河」という言葉はギリシャ語の「ガラクティコス」に由来し、「乳白色」を意味します。 地球、太陽系、そして目に見えるすべての星が存在する私たちの名前が「天の川」と呼ばれるのはそのためです。
各銀河には独自の特定の構造があり、それらは異なる星系で構成されています。 私たちの太陽系は主な星である太陽とその周りを回る惑星です。 ここにはさまざまな宇宙塵も存在します。 磁場のおかげで、すべてがくっついて太陽の周りを回ることができます。 各惑星には独自の経路または軌道があります。 それらの多くは、それらの周りを周回する独自の天然衛星を持っています。
宇宙とは何かについて考えると、私たちはいつも結論に達します。それはとても神秘的で神秘的であり、それについては際限なく語れるのです。 それぞれがユニークであり、議論のトピックになる可能性があります。 そして人間は、自分自身が存在し、そのほんの一部である限り、この無限の空間すべてを探索することになります。
OUTER SPACE、宇宙（ギリシャ語の ϰόσμος から - 秩序、美しさ、地球を含む宇宙、まれに - 天国の丸天井、ソビエト用語では英語のアウタースペース - 惑星外空間の同義語）、主に地球の外側に広がる空間雰囲気。 地球近傍、惑星間、星間、銀河間空間が含まれます。 最も探査され開発されている宇宙は地球近傍宇宙です。
地球近傍の空間は重力圏によって制限されており、その範囲内では、宇宙船の飛行に対する地球の重力場の影響は、太陽や惑星の重力場の影響と比較して決定的です。 地球近傍空間での飛行条件は、主に地球の大気の上層の特性とさまざまな場（重力、磁気、電気）、放射線条件、および隕石に遭遇する可能性によって決まります。 地球近傍空間は、その物理的条件に応じて、地表空間（75〜150km）、近傍（150〜2000km）、中間（2〜5万km）、深部（5万km以上）の空間に分けられます。 地表空間は地球の自然放射線帯の下に位置し、大気密度が比較的高いという特徴があるため、慣性力のみによって長期間の軌道飛行はほぼ不可能であり、宇宙船の大幅な熱保護も必要です。 同時に、ここでは空力揚力を使用できます（たとえば、操縦のために）。 宇宙付近では大気密度が低いため、宇宙船は数時間から数年間存在できます。 地球の内部放射線帯の下部領域がここにあります。 高度 500 ～ 1000 km では、宇宙船の飛行は外部擾乱の影響を最も受けにくくなります。 中間宇宙は環境の密度が非常に低いという特徴があり、これによって宇宙船の慣性飛行の期間が 1 年から数百年に決まります。 そこには、地球の放射線帯のほぼすべての領域が含まれています。 中間宇宙では、地表に対して動かない宇宙船のグループを作成することが可能です。 深宇宙は現在、ほとんど未踏の領域です。 ここには月の軌道、地球-月系の解放点があり、太陽、惑星、月の重力擾乱が存在しないため、長期にわたって存在し科学的な宇宙システムを構築するためにそれらを使用することができます。研究。
宇宙空間は人類の生活を支えるためにさまざまな用途に積極的に利用されています。 宇宙通信および中継システム、航行、気象および地形のサポート、地球の天然資源の探査とその状態の継続的な監視、地球とその大気の研究がここで構築され、運用されています。 将来的には、エネルギー資源、原材料、新素材（超高純度）の生産を宇宙に展開することが計画されています。 探査の開始当初から、宇宙は世界の主要国によって潜在的な作戦舞台として考えられていました。これは、全地球規模の航法および通信システムを実装し、全球偵察、地形、測地、気象、およびデータを迅速に取得できる可能性があるためです。その他の情報; 国家の治外法権。これにより、国家の主権を侵害することなく、平時に世界中で諜報情報を受け取ることが可能になります。 宇宙の攻撃システムと防御システムを可能な限り敵に近づけて、あらゆる作戦領域で敵の目標に影響を与える能力、そして新しい物理原理に基づいた兵器を使用する能力。 1980 年代半ば以降、米国戦略防衛構想（軌道上を含む宇宙配備の対ミサイル兵器の開発を規定した）の実施に関する研究とその他の準備作業が開始され、その結果、 2001年末には国家ミサイル防衛システムの創設が決定され、2002年には1972年のミサイル防衛システム制限条約からの米国の離脱が決定された。ロシア連邦は、受け入れられている軍事ドクトリンに従って、このミサイル防衛システムに反対している。宇宙空間の軍事化と同時に、軍の技術装備のレベルと軍事安全保障の必要性との一致という原則に基づいて、ロシアに宇宙軍が創設された（2001年）。
宇宙空間の国際法制度は国際宇宙法によって決定されます。 国家宇宙研究プログラムは各州の内部権限の範囲内にあり、国内法の規則によって規制されています。 ロシアにおける宇宙の探査と利用は、ロシア連邦法「宇宙活動に関する法律」（1993年）に従って行われており、この法律は社会経済的、科学的、技術的、社会的問題の解決における宇宙活動の法的および組織的枠組みを確立している。守備の問題。
直訳: Burdakov V.P.、Siegel F.Yu. 宇宙飛行学の物理的基礎。 宇宙の物理学。 M.、1975年。 アヴデエフ・ユ・F. 宇宙、弾道、マン M.、1978 年。 宇宙と法。 M.、1980年。
濃い大気によって地球上の観察者から閉ざされた惑星、金星とは何ですか? 火星の表面はどのように見え、火星の大気の組成はどのようなものですか? 望遠鏡はこれらの質問に答えることができませんでした。 しかし、レーダーの出現ですべてが変わりました。
地球からレーダーが発信する電波は、天体と同じように宇宙体で反射されることが判明した。そして地球上の物体からも。 特定の天体に電波を送信し、そこから反射された信号を分析することで、その天体に関する情報を得ることができます。
このようにしてレーダー電波天文学が登場し、電波信号を使用して惑星とその衛星、彗星、小惑星、さらには太陽コロナを探索するようになりました。
近くて深い宇宙
近い空間と遠い空間はしばしば区別されます。 それらの間の境界は非常に恣意的です。
近宇宙は宇宙船や惑星間ステーションによって探査された空間であり、遠宇宙は太陽系の外の空間です。 それらの間に明確な境界線は確立されていませんが。
近宇宙は地球の大気層の上に位置し、大気層とともに回転していると考えられており、地球近傍空間と呼ばれます。 近宇宙にはもはや大気はありませんが、その中にあるすべての物体は依然として地球の重力場の影響を受けています。 そして地球から遠ざかるほど、この影響は小さくなります。
深宇宙の物体 - 太陽系の外にある星、銀河、星雲、ブラックホール。
近宇宙には、太陽系の惑星、衛星、小惑星、彗星、太陽が生息しています。 宇宙の概念によれば、それらと地球との間の距離は小さいと考えられています。 したがって、地球上にあるレーダーを使用してそれらを研究することができます。 これらは、と呼ばれる特別な強力なレーダーです。 惑星レーダー.
近宇宙のレーダー探査
エフパトリアの深宇宙通信センター
宇宙レーダーは、船舶や航空機にサービスを提供する従来の地上レーダーと同じ物理原理で動作します。 惑星レーダーの無線送信デバイスは、研究対象の宇宙物体に向けて電波を生成します。 そこから反射されたエコー信号は受信デバイスによって捕捉されます。
しかし、距離が非常に遠いため、宇宙物体から反射される無線信号は非常に弱くなります。 したがって、惑星レーダーの送信機は非常に高い出力を持ち、アンテナは大きく、受信機は非常に敏感です。 たとえば、エフパトリア近くの深宇宙通信センターにある無線アンテナ ミラーの直径は 70 m です。
レーダーを使用して探査された最初の惑星は月でした。 ちなみに、月に無線信号を送信してその反射を受信するというアイデアは1928年に生まれ、ロシアの科学者レオニード・イサコビッチ・マンデルシュタムとニコライ・ドミトリエヴィッチ・パパレクシによって提唱されました。 しかし、当時はそれを実現することは技術的に不可能でした。
レオニード・イサコーヴィッチ・マンデルシュタム
ニコライ・ドミトリエヴィチ・パパレクシ
これは 1946 年にアメリカとハンガリーの科学者によって互いに独立して行われました。 強力なレーダーから月に向けて送信された無線信号は月の表面で反射され、2.5 秒後に地球に戻ってきました。 この実験により、月までの正確な距離を計算することができました。 しかし同時に、反射波の写真から、その表面の起伏を判断することができました。
1959 年に、太陽コロナから反射された最初の信号が受信されました。 1961 年、レーダー信号が金星に向けて送信されました。 透過性の高い電波がその分厚い大気を透過し、その表面を「見る」ことが可能になりました。
その後、水星、火星、木星、土星の探査が始まりました。 レーダーは、惑星の大きさ、軌道のパラメータ、直径と太陽の周りの回転速度を決定し、また惑星の表面を研究するのに役立ちました。 レーダーを使用して、太陽系の正確な寸法が確立されました。
無線信号は天体の表面だけでなく、地球の大気中の流星粒子のイオン化した痕跡からも反射されます。 ほとんどの場合、これらの痕跡は高度約 100 km で現れます。 そして、それらは1秒から数秒存在しますが、反射パルスを使用して粒子自体のサイズ、速度、方向を決定するにはこれで十分です。
制御された宇宙物体に搭載されたレーダー
レーダー搭載小型宇宙船(SSV)「コンドルE」
周知のとおり、最初の人工衛星の打ち上げから 60 年が経過しました。 現時点では、科学者たちは、宇宙よりも成層圏を探索する方が安価で安全であるという結論に達しつつあります。
今日、通信衛星、宇宙観測所、さまざまな目的の探査機など、何千ものデバイスが軌道上を飛行しています。 一見すると、宇宙分野は大きな進歩を遂げているように見えますが、ジャーナリストのイーゴリ・ティルスキー氏が主張するほどすべては単純ではありません。
宇宙探査に展望はあるのか？
ビジネスマンは最近、民間宇宙探査、火星や月への植民地化、小惑星の加工の可能性を発見し、宇宙テーマに興味を持つようになりました。 近い将来、起業家はすべてのボランティアに高度約 100 km での準軌道飛行のオファーを提供できるようになるでしょう。 地球の上空、そしてここはほぼ宇宙です。
したがって、西側の起業家であるイーロン・マスク、リチャード・ブランソン、ポール・アレン、ウラジスラフ・フィレフ、ジェフ・ベゾスなど、これとはかけ離れた人々も宇宙に興味を持つようになりました。
将来的には、インターネット接続を分散させるために数千機の衛星が軌道上に打ち上げられるほか、民間企業主導で火星や月に基地が建設され、数百万人の宇宙旅行がブームになることが予想される。新しい場所への観光客。
これは冗談ではありません。なぜなら、そのような考えは、プライベートスペースの分野における起業家の実際の計画の一部だからです。 たとえば、スペースX社のトップであるイーロン・マスク氏は、100万人を火星に送ると約束している。
おそらく近い将来、地球近傍の空間は徐々に人類によって占領されることになるでしょう。 そこを徹底的に根付かせていきます。 同時に、地球周回軌道上で機能する宇宙船の数が急増するでしょう。
別のシナリオ
宇宙は非常に複雑で高価であり、研究には多大な時間がかかるため、宇宙探査のビジネス上の展望に興味を持っている人はほとんどいません。 現時点では、この分野のすべてのサービスは、州および国の支援を受けている大規模な民間組織のみが利用できます。 こうした組織にとっても、宇宙への投資は非常にリスクが伴います。 結局のところ、軌道上では、車両の故障や打ち上げロケットの爆発などが起こる可能性が十分にあります。 もちろん、宇宙技術には保険がかかっており、あらゆる費用は保険で賄えますが、新たな装置を作るとなると膨大な時間がかかります。
たとえ軌道上への機器の打ち上げに成功した場合でも、貢献はいわば「回収できない」場合があり、技術は陳腐化する傾向があります。 たとえば、地球上のどこにでも衛星電話を介して宇宙通信を提供するイリジウムなどの衛星があります。 このシステムでの最初の通話は 1997 年に行われましたが、この技術が考案されたのは 10 年前の 1987 年で、当時はセルラー通信について知っている人はほとんどいませんでした。
今日、この点に関しては、インターネットがよりシンプルで安価なソリューションであることが判明しました。 そして多くの国で携帯電話の塔はこの方法で建設されています。 「LTE」は以前ほど突飛なものではなくなりました。 今日、衛星電話を持っている人にはもっと驚かれるかもしれません。 したがって、セルラー通信があり、さらに、上記の技術よりもはるかに安価な他のプロバイダーの衛星サービスがあるため、「イリジウム」は大衆の間で需要がないことが判明しました。 イリジウムは現在でも存在しますが、他のプロバイダーが同じテクノロジーを低コストで提供しているため、競争に耐えることができません。
OneWeb と SpaceX は、地球全体にインターネットを配信するためのアンテナを備えた数千機の人工地球衛星を打ち上げる予定であるため、World Wide Web に関してのみ、同様のことが現在起こっています。
言い換えれば、地球上のすべての住民は、収益化モデルに応じて、非常にリーズナブルなコストまたは完全に無料で高速衛星インターネットを使用する機会を得ることができます。 しかし、これは現代人にも当てはまります。テクノロジーの発展にも関わらず、地球上の人口の約半数は依然としてインターネットを使用できないからです。
Motorola が Iridium を発売したときにも同じ状況が発生しました。 結局のところ、80 年代後半には、現在のようなモバイル通信の規模は夢にも思わなかったし、同社はすでに自社のネットワークで全世界をカバーするという目標を定めていました。 現在、携帯電話通信は地球の遠隔地でも利用できますが、インターネットの品質は依然として劣っており、そのため上記の企業はこの問題に取り組みたいと考えています。
衛星インターネットは、携帯電話やケーブルに代わる非常に優れた手段であるようです。 一方通行のアクセスに関しては、一見したほど高価ではありません。 結局のところ、ここで必要なのは、信号を受信するための単純なアンテナと比較的安価な機器だけです。 発信チャネルには、ADSL、GPRS、3G などのテクノロジーが使用されます。 しかし、地上波接続がない地域では状況はより複雑になるため、シンプレックス (一方向) ネットワークではなくデュプレックス ネットワークを導入する必要があります。 この場合、端末は送信デバイスと受信デバイスのモードで同時に動作しますが、このオプションはより高価になります。
現在、衛星および携帯電話会社は光ファイバー ケーブルと競合しています。これは、この技術がまだどこにも普及していないためです。 しかし、すべては地球がケーブルで囲まれるという事実に向かっており、この場合、宇宙ネットワークは私たちにとって役に立たないでしょう。
したがって、SpaceX や OneWeb が導入を計画しているような通信システムの将来の収益性について疑問が生じます。
おそらく、衛星経由のインターネットが必要になるのは、ケーブルを敷設したり、多数の LTE タワーを建設したりできない、インド、アフリカ、その他のアクセスが困難な場所だけでしょう。 これは、そのような技術のコストが許容できるかどうか、また当局がその導入を許可するかどうかという問題を引き起こします。 したがって、衛星インターネットは長い間競争されないままであるように思われますが、状況は大きく変わる可能性があります。
ドローンと成層圏気球 - ロケットや人工衛星の代替品
衛星はインターネットを配信する目的だけでなく、いわゆる地球のリモートセンシング、つまり表面を写真に撮ってデータを送信するためにも使用されます。 しかし、現在では、センシング用に設計されたドローンや無人航空機の開発が見られます。 結局のところ、それらは安価で、移動可能で、地上でサービスを提供でき、手動で制御することもできます。
そこで、雲を恐れないドローンが存在するのに、なぜ軌道上に衛星が必要なのかという疑問が生じます。雲の下に降下するだけで問題は解決するからです。 位置を下げることで画像の解像度を上げることもできます。 ドローンは同じエリア上を長時間旋回して、そこからリアルタイムでデータを収集することもできます。 衛星システムを運用する場合、その地域の観光旅行を可能にするためには数百台のデバイスが必要となるため、上記の機能はすべて衛星システムに比べて非常に安価です。 これにはすべて数十億ドルの費用がかかります。 大きな違いですね。
多くの人は、宇宙観測所に取って代わることはできないと考えています。 巨大望遠鏡である「VLT」や「E-ELT」、飛行機に搭載された天文台である「SOFIA」などのプロジェクトがあるので、そうではありませんでした。 これは完全に価値のある代替手段ですが、すべての波長範囲に対応できるわけではありません。 この場合、約40〜50 kmの高さまで上昇できる成層圏気球が役立ちます。 地表の上に設置され、天文台などの大きな荷物を運ぶことができます。 利点として、微小重力の問題がないことが挙げられます。 このような装置を移動させる際には、打ち上げロケットでは通常考慮される高負荷がかからず、質量が増加し、あらゆる種類の改善の可能性が大幅に制限されます。 このようなデバイスは、別の気球で飛んだり、修理のために地上に降ろしたりするだけなので、動作中であってもいつでも修理できます。
1961 年に、彼らは「サターン」と呼ばれるミラー型望遠鏡を備えた成層圏太陽ステーションのプロジェクトを開始しました。 そこの主鏡の直径は 50 cm で、1973 年にはすでに、長さ 1 メートルの鏡を備えた最新の装置を使用して、高さ 20 km から太陽の画像が撮影されていました。 地球の表面の上。
高さは20キロから100キロとも言われています。 実空間との類似性から「近空間」とみなされます。 人が防護服なしでそこにいるのはもはや不可能であり、窓からの眺めは軌道上とほぼ同じですが、衛星が見えないだけで、空は濃い紫と黒シナノキの色です。一見すると、明るい星や地球の表面と対照的に黒く見えます。
実空間はすでに100kmを超えています。 そこでは、十分な揚力を得るには、第一宇宙速度よりも高い速度が必要です。 これはもはや飛行機ではなく、人工衛星です。 実際には、ここでの違いは配送方法にあります。実空間への飛行はロケットで実行され、近宇宙では成層圏気球で実行されます。
ストラト気球は、20 世紀の遠い 30 年代に誰もが忘れ去った技術です。 これらは、水素が充填され、火花があれば爆発する飛行船ではありません。 これらはヘリウム風船に似ており、最大 50 km までの近宇宙まで上昇することができます。 高度 80 km で発射装置を運用するプロジェクトもありますが、準軌道衛星と呼ぶ方が正確でしょう。 これらのオプションは軍事向けであり、民間向けのモデルは 50 km を超える高度まで上昇することはできません。 でも50キロもある。 さらに多くの問題を解決するには十分です。
ストラトスタットは、1957 年の宇宙時代の始まり、つまり最初の衛星の打ち上げ以来、重要ではなくなりました。 しかし、60年が経った今、なぜか記憶に残っています。 確かに、衛星に比べて安価であるため、人々が今衛星について話題にしているのは間違いありません。なぜなら、すべての国が衛星技術や本格的な宇宙計画にアクセスできるわけではなく、多くの人が成層圏を研究する機会があるからです。 重要なのは、安さだけではなく、デバイスを数百日間空に留めておくことができる技術自体の機能にもあります。
結局のところ、成層圏気球は日中はソーラーパネルによって電力を供給され、夜間にはその強力なバッテリーがエネルギーを蓄えますが、非常に軽量です。 デバイスの設計は非常に軽くて耐久性があります。 GPS により自分の位置を簡単に判断できるようになり、搭載コンピューターは独立した決定を下すことができます。
あらゆる種類の現代テクノロジーの複合体こそが、市場における成層圏のサービスの需要について語ることを可能にします。
たとえば、ワールドビュー社は、観光客を高度45kmまで送り出す計画を立てており、そのために巨大な窓を備えた新しいゴンドラが発明され、観光客はそこから昼間の空の黒さや地表の様子を観察できるようになる。宇宙飛行士が見ている地球、とも言えるかもしれません。
「近い」スペースは遠いスペースよりも収益性が高い
この場合、実空間にはGPS、GLONASS、Beidou、Galileoなどのナビゲーションのみが残ります。 しかし、この問題は、成層圏気球やドローンなどの高価な衛星技術を使用しなくても解決できます。 さらに、LTE と Wi-Fi は現在、GPS の優れた代替手段として機能しています。 LBS は適切にナビゲートし、携帯電話の基地局と Wi-Fi に基づいて位置を特定します。 「GPS」の誤差は 1 メートル未満であるのに対し、ここでの誤差は数十メートルであるため、正確に負けるのはそれだけです。
このように、近い将来の成層圏である「近宇宙」は、その魅力的な条件により地球近傍軌道をしのぎ、科学分野の主要な地位を占める可能性が十分にあります。
特別な装備を備えた成層圏気球や実験室全体を、搭乗者とともに最大 50 km の高度まで送ります。 ますます頻繁になり、それが常態化するでしょう。 この場合、宇宙飛行士に放射線、太陽嵐、宇宙ゴミなどから身を守る必要さえなくなる。 将来的には、ドローンや成層圏気球を作成する方がはるかに安価に見えるため、宇宙に焦点を当てるのをやめ、大気圏に注目することさえあるかもしれません。 この場合、地球軌道上で必要となるような保護および生命維持システムを提供する必要さえなくなる。
通信、測深、科学実験、天文学などの国家経済的課題に関しては、成層圏気球は人工衛星の非常に強力な競争相手として機能します。なぜなら、人々はその装置のより安価なバージョンを作成するからです。 このようなデバイスは、どこに移動するか、どのようにグループ化するかに関して独立した決定を下すことができます。 これは、アクセスが困難な地域にインターネット技術を使用する機会を与える「Google Loon」と呼ばれるプロジェクトの枠組みの中ですでに開発されています。 このようなデバイスは、ニューラル ネットワークによって制御されるモデルとも呼ばれます。 ここで、大気圏に何日間も滞在できる自律型ドローンについて話す価値もあります。
ストラトスタットは、惑星の同じ領域を継続的に観察することができます。 このようなデバイスは静止しています。 成層圏では強風がなく乱流も少ないことが知られているため、成層圏気球は衛星のように一点上で滞空することが可能です。 しかし、衛星を36,000km離れた静止軌道に届けるには。 地表上では強力な打ち上げロケットが使用されますが、成層圏気球の配達の場合は、ヘリウムボンベ、わずかな資金があれば十分です。 したがって、成層圏気球は、従来の通信およびセンシング技術と非常に競争力があります。
したがって、成層圏科学が発展するにつれて、高価な探査機や従来の通信技術は放棄されることになります。 また、成層圏気球は、同じ衛星を成層圏から打ち上げるための優れたツールとして機能します。 つまり、単純に衛星を軌道に乗せるための技術が変わることになります。 結局のところ、「Zero 2 Infinity」という会社はこの有望な方向に取り組んでいます。 成層圏気球は宇宙基地または現実空間に衛星を打ち上げるためのプラットフォームとして機能します。 たとえ投資家がこのプロジェクトを適切に支持しなかったとしても、成層圏開発の方向性は依然として明確に示されています。
私たちの大気圏にある多数の成層圏気球は、家庭のコンピューターを通じて形成されるものと同様の、一種の地球規模の通信システムを構築することができます。
その結果、私たちは探査機からのデータを個人のデバイスに直接受信し、天気をよりよく知り、地球上の届きにくい場所でも最小限の信号遅延でインターネット接続に接続し、分散型でそのようなデバイスを介して通信できるようになります。マナーなど
つまり、成層圏気球から受信した情報は、軌道からのデータよりもはるかに正確かつ迅速に処理されます。 したがって、いわゆる分散型インターネットの哲学は他の分野にも拡張されるべきであり、成層圏気球やドローンなどの上記の技術は、そのような世界モデルを構築するのに理想的です。
結論
その結果、宇宙分野に携わる組織と、インターネットやその他の通信手段を使用する一般の人々の両方にとって、最も安価な選択肢が使用される、技術開発の新時代について話すことができます。 近宇宙の探査は非常に興味深い見通しです。この場合、誰もが成層圏の研究にアクセスできるようになり、高度 50 km から地球を探査できるようになるからです。 その表面から。 もちろん、これにより、たとえ身近な宇宙であっても、宇宙探査において全人類に安価でアクセスしやすい機会が開かれることになる。 これは、巨大な高度で地球の周りを旅するための空間の拡張です。 そのため、現在、衛星技術から成層圏気球などへの切り替えの可能性が検討されています。 さらに、これによりインターネットの機能も拡張され、地球の最も辺鄙な場所の住人でもインターネットをより安く、よりアクセスしやすくなります。 したがって、残っているのは、大手宇宙企業によるそのようなプロジェクトの実施を待つことだけです。
人類の現代の発展は、さらなる宇宙探査と宇宙飛行学の発展なしには想像できません。 このプロセスの最も重要な要素は打ち上げロケットであり、これを利用して宇宙飛行士やその他のペイロードが低軌道に運ばれます。 MIPT教授、技術科学博士、ソ連国家賞受賞者、ロシア宇宙飛行士アカデミー会員のユーリ・グリゴリエフ氏が、再利用可能なシステム「エネルギー」「ブラン」の創造とこの分野の現在の問題について語ります。 K.E. ツィオルコフスキー、ロシアおよびヨーロッパ自然科学アカデミー。
私たちは通常、自分の上にあると思われるものすべてを 3 つの部分に分けます。
1. 地球近傍空間 - それはガス状の空間であり、地球の上の大気層であり、地球とともに回転しています。
宇宙空間で最も近くて最もアクセスしやすい探査領域は、 地球近傍空間
特定の州の上に位置する大気層の部分はその州の管轄下にあり、そこへの異物（飛行機、グライダー、気球など）の侵入は州境の侵害とみなされます。その後に起こるすべての結果。
大気層は古くから人やさまざまな貨物の輸送に有効に利用され、そのために多くの種類の航空機などが作られてきました。
近宇宙はパブリックドメインであり、さまざまな宇宙船の飛行ゾーンです。
2. 近宇宙 - これは、地球近傍空間の上に位置する、地球の周囲の領域です。 国連の決定により、地球近傍宇宙と近宇宙の境界は海抜約100kmの高度に定められました。
ここにはもはや大気はほとんどありませんが、近宇宙の物理的特性は地球、主に重力場の影響を受けています。 この影響は地球から離れるにつれて減少し、最終的には地球から90万km以上離れたところで消滅します。
近宇宙はパブリックドメインであり、全世界のすべての国家と国民に平等に属しており、さまざまな宇宙船の飛行ゾーンです。 宇宙船が地球の人工衛星になるためには、第一脱出速度である7.9km/sまで加速する必要があり、宇宙軌道から降下するには、規定値以下の速度まで減速する必要があります。 。
人類は、地層、陸地、海洋、大気だけでなく、宇宙近くも汚染してきました。
使用済みで不要になった宇宙船は、ブレーキをかけた後に地球に落下し、大気圏で燃え尽き、燃え残った残骸は海に沈みます。
宇宙飛行士や貴重な装備品などを乗せて宇宙を飛行するだけでなく、地球に帰還する必要がある宇宙船には、降下を可能にする特別な熱保護、制御装置、パラシュートなどの救助システムが装備されています。完全に安全に地球に届けられます。
深宇宙- 星と銀河の世界
3. 深宇宙 - ここは星と銀河の世界であり、地球の影響はもはや感じられません。 宇宙船を深宇宙に送り込むには、第 2 の脱出速度である 11.2 km/秒まで加速する必要があり、その後、デバイスは太陽の衛星になります。 そして、太陽系を離れるためには、デバイスは第3の宇宙速度である16.6km/sまで加速する必要があります。
深宇宙で動作するように設計された宇宙船は、そこを永遠に飛行します。 彼らの飛行は何年にもわたって続くことがあり、その間ずっと、飛行中に機器が受信した情報を地球に送信します。
近宇宙および深宇宙への宇宙船の配達は、これまで弾道打ち上げロケットによってのみ行われてきました。 これまでのところ、彼らは他に何も考え出していません。宇宙エレベーターを作成するプロジェクトはまだSFの段階を出ていません。
ロシアのロケットと宇宙複合施設
単純な質問を自分自身に問いかけてみましょう。なぜ使い捨てロケットが宇宙、そして何よりも近宇宙への打ち上げに使用されるのでしょうか? 宇宙船を宇宙に打ち上げるというその機能を果たした後、地球に降下して複数回使用できる打ち上げロケットがなぜ存在しないのでしょうか?
答えはとても簡単です。 はい、なぜなら私たちの打ち上げロケットは使い捨て戦闘用大陸間弾道ミサイル（ICBM）をベースにしているからです。 戦闘ミサイルの使い捨ては完全に自然な性質ですが、打ち上げロケットの場合、それは異常で高価な喜びです。 それは一度飛んでしまい、私たちが長い間取り組んできたものはすべてゴミ箱に捨てられました。
ロケット OKB-1 - TsSKB - Progress、R-7 に基づいて開発
ソユーズロケット 我が国および現在外国人の宇宙飛行士が宇宙に飛び、軌道ステーションに貨物を届けるその改良型（最大積載量 8 トン）はすべて、1957 年に作られた世界初の大陸間弾道ミサイル R-7 をベースに開発されました（主任設計者） S P.コロレフ）。
ソユーズ 2.1b ロケットは、グロナス M 宇宙船を打ち上げるためにプレセツク宇宙基地に配送されました。
ソユーズ型打ち上げロケットは今でも生産されています。 エンジンは灯油 (燃料) と液体酸素 (酸化剤) で動作するため、環境に優しいです。
プロトンロケットは現在に至るまでさまざまなバージョンが製造されています。
プロトン打ち上げロケット（ペイロード最大 23 トン）は、軌道ステーションのブロックや重い宇宙船を宇宙に打ち上げるためのもので、当初は UR-500K ICBM として開発され、1965 年に作成されました（主任設計者 V.N. チェロミー）。その必要がなくなったため、現在では非常に人気のあるプロトンロケットに改造され、今日までさまざまなバージョンが製造されています。
このロケットのエンジンは、環境に有害で人間にとって危険な燃料成分、つまり燃料 - 非対称ジメチルヒドラジン (ヘプチル)、酸化剤 - 四酸化窒素 (アミル) で動作します。 これは戦闘用ロケットでは正常ですが、継続的に使用される打ち上げロケットではまったく受け入れられません。 しかし、他に解決策はまだありません。
ロコット打ち上げロケットは 3 段ロケットです。 第 1 段と第 2 段は UR-100N ICBM ミサイルユニットです。 ブリーズ上段は3段目として使用されます。
打ち上げロケット「ロコット」と「ストレラ」 これらは、戦闘任務から外された改造されたUR-100N UTTH ICBMです（総合設計者V.N.チェロミー、1984年以降G.A.エフレモフ）。 これらのミサイルの製造は長い間中止されているため、それらが使い果たされれば、ロコットおよびストレラロケットは消滅することになる。
ドニエプルロケットの打ち上げ
同じ運命が待っている 打ち上げロケット「ドニエプル」 、これは戦闘任務から外される改良型 R-36M UTTH ICBM (総合設計者 V.F. ウトキン) です。 これらすべてのロケットの燃料成分は同じヘプチルとアミルです。
アメリカの再利用可能なスペースプレーン - 有名なスペースシャトル
アメリカ人は、再利用可能なスペースプレーンの作成を最初に決定した。 そして、彼らは有名な「スペースシャトル」を作成しました。これは、強力な液体エンジンを備えた積載量20〜30トンの有人航空機であり、主な燃料供給源は外部タンクにあり、燃料消費後に廃棄されます。 さらに、投棄可能な固体推進剤ブースターがさらに 2 基設置されました。
独自ミサイルシステム「エネルギア」～「ブラン」
私たちの設計者は、アメリカンシャトルをコピーするという道をたどったわけではありません。 アメリカのように30トンの貨物を軌道上に輸送し、そこから20トンの貨物を放出できるだけでなく、最大100トンの貨物を軌道上に輸送できるユニバーサルデザインを作成することが決定されました。
ユニークなロケットシステム「エネルギア」 - 「ブラン」（総合設計者V.P.グルシュコ）が作成されました。 当時一般機械工学省と呼ばれていたロケット宇宙省の設計組織には航空機システム開発の経験がなかったため、航空産業省内にNPOモルニヤ（主任設計者G.E.ロジノ＝ロジンスキー）が設立された。 1976 年以来、ブラン宇宙船の主任開発者となり、このユニークな宇宙飛行機を作成するために理論的および実験的研究の大規模なサイクルを実施しました。
Energia-Buran 宇宙システムの構築中に、従来の材料よりも特性が大幅に優れた 85 の新しい材料が開発され、20 の独自の自動化および制御システムが設計され、400 の発明が登録され、20 の特許と 100 のライセンスが取得されました。
エネルギアロケットの初飛行は 1987 年 5 月 15 日に行われました。 実験的な負荷として、軌道レーザープラットフォームのプロトタイプである75トンの宇宙船がロケットに取り付けられました。
ロケットは正常に動作しましたが、探査機自体の方向制御システムの故障により、探査機は予定の軌道に打ち上げられませんでした。
エネルギア打ち上げロケットの 2 回目の飛行中に、ブラン宇宙飛行機が (パイロットなしで) 打ち上げロケットに設置されました。
エネルギアロケットの 2 回目の飛行は 1988 年 11 月 15 日に行われました。 ロケットにはブラン宇宙機（パイロットなし）が搭載されていた。 素晴らしいフライトでした。 軌道上に打ち上げられたブランは地球を２周した後、軌道から降下し、バイコヌール宇宙基地の周りを旋回し、高精度で自動着陸した。 滑走路の中心からのずれは１メートルを超えなかった。
その厳粛な瞬間、著者はたまたまコロリョフ市の飛行管制センター（MCC）にいました。 管制センターとバイコヌール宇宙基地の両方で一般の喜びがあり、そこからはブランとそれに遭遇し同行した戦闘機の飛行を含め、管制センターで直接起こっているすべてのことがテレビで生中継されていた。
残念ながら、ゼネラルデザイナーのVP Glushkoはこれらすべてを見ることができませんでした - 彼は重病で入院していました。 同僚たちは病院に行き、すべてを彼に報告したが、2か月後にヴァレンティン・ペトロヴィッチは亡くなった。
3 番目のエネルギア ロケットは 1989 年初めに飛行の準備ができていましたが、この重量物飛行はまず 1990 年に延期され、その後 1993 年から 1995 年に延期されました。
ブランを搭載した4号ロケットはバイコヌールで打ち上げの準備が進められていたが、ブランはより複雑なプログラムに従って自動的に飛行し、ミール軌道ステーションとドッキングする予定だった。 1992年には有人飛行が計画された。
最大35トンの宇宙船を打ち上げるためのロケット「エネルギアM」
さらに、エネルギアロケットをベースに、エネルギア-M ロケットは、低、中、高の円形および楕円軌道には最大 35 トンの重さの宇宙船を、静止軌道には最大 6.5 トンの重さの宇宙船を打ち上げるために開発されました。月や太陽系の惑星への飛行経路に宇宙船を打ち上げるため。
このロケットは、環境に危険なプロトン打ち上げロケットを置き換えることを目的としており、ロケットの第 1 段が落下して毒性の高い燃料成分の残骸が残った地域の広大な土地を疎外する必要がなくなり、運用中の安全性が確保されます。
エネルギア II (ハリケーン) ロケットは完全に再利用可能な構造として設計されました
完全に再利用可能な設計として設計されたエネルギア II (ハリケーン) ロケットも開発されました。 システムのすべての要素は再利用のために地球に戻され、ハリケーンの中央ブロックは大気圏に突入し、滑空して通常の飛行場に無人モードで着陸することになっていた。
プロトンの助けを借りて、宇宙に100トンの宇宙ステーションを建設するには、それぞれ20トンのブロック（モジュール）を1つずつ輸送する5つのロケットを使用する必要があることを理解するのは難しくありません。軌道上に到達しても、これらのモジュールを宇宙にドッキングする必要がある場合、エネルギア ロケットを使用すれば、最適な 100 トンの宇宙ステーションを開発し、地上で必要な検査をすべて実行し、1 つのロケットで軌道に打ち上げることが可能になります。 。
112 番目のサイトの最初の建設は、設置およびテスト棟 (MIC) です。 2002年、屋根が崩壊し、宇宙に飛び立った唯一のブラン号が墜落した。
しかし、1990 年の初めにエネルギア・ブラン計画の作業は中断され、1993 年にこの計画全体が完全に終了しました。 バイコヌール宇宙基地では、いくつかのエネルギアロケットがさまざまな準備段階にありました。
そのうち 2 基はカザフスタンの所有物になりましたが、2002 年 5 月 12 日にサイト 112 の設置および試験棟の屋根が崩壊したときに破壊されました。
3機はNPOエネルギアでさまざまな製作段階にあったが、作業終了後にこの保護区は破壊され、製造されたロケット本体は切断されるか廃棄され、数機のブランが国内外のさまざまな展示会で長期間展示された。
アメリカ人は喜びました - 今や宇宙探査における彼らの優位性は疑問の余地がありません。 確かに、彼らは文書があってもエネルギアロケットから液体エンジンの製造を開始することができず、今でもこれらのエンジンの改良版を私たちから購入し、宇宙飛行に使用しています。
ゼニットロケットのユニークな自動化された、いわゆる「無人の」打ち上げ施設
ブランロケットのブロックと破片を使用して、 ゼニットロケット ペイロードは12〜14トンです（総合設計者V.F.ウトキン）。 それはすぐに打ち上げロケットとして作成されました。
世界で初めて、独自の自動化された、いわゆる「無人」打ち上げ施設がそのために開発されました（総合設計者V.N.ソロヴィヨフ）。
ソユーズ型ロケットの打ち上げ前の準備を見ると、打ち上げチームの従業員が働くさまざまな種類の農場や現場が見えます。
ゼニトのスタートは独特の光景だ。 最初は何もありませんが、その後列車が発射台に垂直に設置されたロケットを持って到着し、すべてのラインが自動的にドッキングされます。
発射台には人はおらず、作戦は指揮所から遠隔で制御、監視されている。 ロケットに燃料を補給し、すべてのシステムをチェックし、最終的に打ち上げるというコマンドも遠隔から与えられます。
もちろん、私たちはもはやエネルギア・ブランロケットと宇宙システムを再現することはできませんが、特にボストーチヌイ宇宙基地の創設を考慮すると、ソユーズとプロトンだけを使い続けることも不可能です。 陽子線の打ち上げは、燃料が残った使用済みステージが海に落下するため、アジアの近隣諸国が満足する可能性は低い。
ましてや救急の場合は、専門医の資格が低下している現状を考えると、完全になくすことはできません。
アンガラ型式の ロケットロケット
アンガラ・ファミリーの打ち上げロケットは長い間開発されており、これらのミサイルの一つの飛行試験は、当時のエリツィン大統領の法令によれば、1995年に開始されることになっていたが、まだ始まっていない。
しかし、これらの試験が始まった瞬間から（これから始まるようだが）、宇宙飛行士の打ち上げを可能にするロケットの最高レベルの信頼性が確認される本格的な打ち上げまで、何年もかかるだろう。
もちろん、最適な解決策はゼニットロケットを自動打ち上げでボストーチヌイ宇宙基地に設置することだが、このロケットはドネプロペトロフスクで開発、製造された。 打ち上げ施設自体はモスクワに作られたが、現在は海外にある。
新しい再利用可能な打ち上げロケットを作成するときが来ました。最初から再利用できるのは第 1 段のみで、分離後は空の 2 つの、つまりそれほど重くない燃料タンクとエンジンに相当します。
「バイカル」は、推力 196 tf の RD-191M 液体燃料ロケット エンジン (アンガラロケット用に作られた単室 RD-171 の改良版) をベースにした加速器です。
RKS「アンガラ」の再利用可能な加速器「バイカル」のオプション
最初のステージを航空機に変える必要があり、そのためには翼と制御装置を取り付け、自動モードでブランを見事に制御したものと同様の制御システムをインストールする必要があります。
もちろん、ロケット設計者だけではこれに対処できないため、打ち上げロケットの第 1 段を、あまり美しくはないが天から地に降下できる航空機に変えるのを手伝ってくれる航空機メーカーを誘致する必要があります。
もちろん、そのような第1段の推進エンジンは、戦闘ミサイルのように1回の発射用に設計されるのではなく、繰り返し使用できるように設計されるべきです。 この問題は数十年前にチーフデザイナーの N.D. がここで解決しました。 クズネツォフは、N-1 ロケット (「月計画」) 用の NK-33 および NK-43 エンジンを作成しました。
このプログラムの終了後、完成したエンジンは長年にわたって完全に安全に保管され、新生ロシアですぐに用途が見つかり、そのようなエンジン数十基を文書と製造ライセンスとともにアメリカのエアロジェット社に販売した。 。
再利用可能な第1段を備えた打ち上げロケットの開発は、ロシアの宇宙飛行における新たな地平を開くことになるだろう。 再利用可能な第 2 段階の開発は、開発の後続段階であり、そこで得られた経験がすでに使用され、新しいアイデアが実装されます。
