Инженер НАСА Эрни Райт наблюдает, как первые шесть сегментов основного зеркала космического телескопа Джеймса Уэбба, готовых к полету, готовятся к окончательным криогенным испытаниям в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА. (НАСА/MSFC/Дэвид Хиггинботам/Википедия)
Астрономам предстоит долгое и мучительное ожидание. Телескоп Джеймса Уэбба движется по инерции к своей конечной орбите вокруг Солнца в «L2», точке в космосе, примерно на миллион миль дальше от Солнца, чем Земля.
Это место, которое позволяет телескопу, самому чувствительному и сложному прибору, когда-либо запущенному в космос, надежно удерживать все основные близлежащие источники тепла и излучения, будь то Солнце, Земля, Луна или собственная электроника телескопа и реактивные двигатели, на одной стороне его теплозащитного экрана размером с теннисный корт.
Многое должно идти совершенно правильно. Тепловой экран, состоящий из пяти непостижимо тонких листов материала под названием Каптон, самый толстый из которых имеет толщину всего пять сотых миллиметра, имеет бесчисленные точки отказа в своем разворачивающемся механизме. Основное зеркало, первое зеркало телескопа, когда-либо запущенное в космос в отдельных мобильных сегментах, должно быть идеально развернуто, чтобы телескоп мог уловить долгожданные проблески самой ранней вселенной.
Реактивные колеса, десятки приводов, которые перемещают и искажают сегменты зеркала, уникальная система охлаждения, окончательная коррекция и вывод телескопа на орбиту L2 – все должно работать идеально, потому что ни одна из существующих в настоящее время космических технологий не позволит НАСА отправить кого-либо для ее исправления.
Уэбб - удивительная авантюра, мегалит стоимостью 10 миллиардов долларов, настолько сложный и многообещающий, что кажется высокомерной провокацией против богов. К сожалению для склонных к суевериям, до сих пор все шло на редкость хорошо. Запуск с Земли был настолько идеально нацелен, что НАСА объявило, что для коррекции потребуется меньше топлива, что потенциально увеличит десятилетнюю оценку работы Уэбба на несколько лет.
Вскоре после идеального запуска Уэбба в космос на Рождество "The Times of Israel " связалась с Майклом Капланом, бывшим инженером НАСА, который возглавлял планирование телескопа космического агентства в 1990-х годах и был одним из инициаторов Уэбба, рассказал о том, как Уэбб уже раздвинул границы инженерных возможностей человечества и скоро значительно расширит наши знания о ранней Вселенной, о том, почему инновационная культура Израиля может парадоксальным образом изменить космическую инженерию, и куда движется ближайшее будущее космических путешествий.
66-летний Каплан сделал карьеру в аэрокосмической отрасли: работая более десяти лет в Военно-морской исследовательской лаборатории США в Вашингтоне, где он работал над космическими радарами, предназначенными для борьбы с советскими межконтинентальными баллистическими ракетами, до НАСА, Ball Aerospace (компания из Колорадо, которая построила сейчас Уэбба), знаменитое сотовое зеркало), Boeing для работы над планетарными зондами и, наконец пятилетнее пребывание в Израиле, где он стал гражданином и тесно сотрудничал с SpaceIL, Израильским космическим агентством и израильской аэрокосмической промышленностью.
Бывший руководитель НАСА инженер Майкл Каплан. (Учтивость)
Каплан вернулся в США в 2015 году, где работал над новыми космическими миссиями и метеорологическими спутниковыми системами в таких компаниях, как Raytheon. В настоящее время он является вице-президентом Belcan, крупной американской инжиниринговой компании и государственного подрядчика.
Разговор, который отредактирован для ясности и продолжительности, начался с невероятно смелого решения построить и запустить такой сложный телескоп.
The Times of Israel: Вы сказали, что в дизайне космических кораблей существует неписаное правило: «Вам нужно минимальное количество движущихся частей. Все, что движется, может потерпеть неудачу ». Мы слышали о главной цели телескопа Джеймса Уэбба - взглянуть на раннюю Вселенную, а также о волнении и беспокойстве, которое его запуск вызвал в астрономическом сообществе. Но для этого у Уэбба должно быть много сотен движущихся частей, в том числе сотни отдельных точек отказа, которые, если они не будут развернуты и не будут работать идеально, могут сорвать всю миссию стоимостью 10 миллиардов долларов. Почему Уэбб так важен? Почему стоит рисковать.
Майкл Каплан: Когда был запущен «Хаббл» [в 1990 году], на стартовой площадке были люди, протестовавшие, потому что боялись, что Хаббл увидит Бога, как будто он или она находится за облаками, и Хаббл собирался расскрыть это. Фотографии Хаббла были на обложках журналов, потому что они выглядят как произведения искусства. Есть что-то глубокое и удивительное в том факте, что естественная вселенная во всем ее великолепии становится искусством.
Но "Хаббл" был ограничен размером диафрагмы, чувствительностью детекторов и приборов, а также тем фактом, что было не очень холодно.
Большинство людей этого не осознают, но на самом деле Хаббл наблюдает только около 35% времени. Остальные 65% времени он уклоняется от Земли, Луны и Солнца, потому что мы не хотим, чтобы свет земли, луны или солнечного света попадал в телескоп и разрушал приборы. Он также не может видеть более длинные волны, чем ближнее инфракрасное излучение. Самые старые частицы Вселенной [чей свет дольше всего путешествовал по постоянно расширяющемуся пространству и, следовательно, чьи длины волн растянулись больше всего] кажутся нам сдвинутыми далеко в инфракрасную область..
Звездный питомник LH 95 в Большом Магеллановом облаке, снятый космическим телескопом Хаббл. (НАСА/Хабблсайт/общественное достояние)
Чтобы видеть в дальнем инфракрасном диапазоне, видеть свет, идущий к нам из самой ранней вселенной, ваши приборы должны быть очень холодными, потому что горячие объекты светятся в инфракрасном диапазоне и ослепляют нас этим тусклым светом. Поэтому, чтобы видеть дальше, чем Хаббл, Уэбб должен видеть глубже в инфракрасном диапазоне. Он должен быть более холодным, более чувствительным и иметь большее основное зеркало, чем его предшественник. Как начался такой амбициозный проект?
Хотя дискуссии о продолжении телескопа Хаббла начались в 1980-х, именно в начале 1990-х, вскоре после запуска "Хаббла" в апреле 1990-го, началось более серьезное планирование. Комитет ученых под названием «HST and Beyond», возглавляемый Аланом Дресслером из обсерваторий Карнеги, спросил: «Что мы будем делать после Хаббла?»
В то время я был руководителем передовых программ по астрофизике в штаб-квартире НАСА. Моя работа заключалась в планировании будущих телескопов. Итак, я встретился с комитетом и сделал презентацию о текущем состоянии технологий. Комитет заявил, что они хотят искать молодые галактики и им необходимо запустить инфракрасный телескоп с четырехметровым главным зеркалом. [Хаббл был 2,4.] Почему четыре метра? Потому что это было самое большое зеркало, которое мы могли бы уместить в существующей ракете.
На этом изображении, выпущенном НАСА, ракета Arianespace Ariane 5 с космическим телескопом НАСА Джеймса Уэбба на борту взлетает в субботу, 25 декабря 2021 года, в европейском космодроме Гвианского космического центра в Куру, Французская Гвиана (НАСА через AP)
В то время у НАСА был относительно новый администратор, Дэн Голдин, перешедший из компании TRW, которая сейчас является частью Northrop Grumman [подрядчик, построивший Webb]. Дэн был лидером трансформации и очень противоречивым. У него был другой взгляд на вещи. В мире планетологии он хотел сделать миссии меньше. Он придумал фразу «быстрее, лучше, дешевле». Но для астрономии малый размер не годится. Вы не можете уменьшить телескопы, если хотите видеть больше. Поэтому он бросил нам вызов, предложив следующий большой сдвиг парадигмы астрономии: преодолеть барьер единственного зеркала.
Он был технологом. Когда он вернулся в TRW, они разрабатывали передовые программы для военных, в которых использовалась сегментированная оптика. На земле стояли телескопы, а некоторые из них были задуманы в космосе, которые работали на субмиллиметровых радиоволнах, которые не были единым целым, а были сделаны из шестиугольных частей, собранных вместе. Таким образом, он знал, что эта технология существует, и видел, что проблема решена в субмиллиметровом диапазоне длин волн.
На собрании Американского астрономического общества в 1996 году в Тусоне, штат Аризона, я сижу в первом ряду. Рядом со мной Алан Дресслер. Дэн на трибуне. Он смотрит на Алана и говорит: “Я вижу здесь Алана Дресслера. Все, что ему нужно, - это четырехметровая оптика… И я сказал ему: "Почему ты просишь о такой скромной вещи? Почему бы не пройти шесть или семь метров?”"
На этой фотографии, предоставленной НАСА 29 сентября 2014 года, инженер-оптик космического телескопа Джеймса Уэбба Ларкин Кэри исследует два тестовых сегмента зеркала на прототипе в гигантской чистой комнате Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. (Крис Ганн / НАСА через AP)
Затем Алан говорит: «Как насчет восьми?» Дэн стучит кулаком по подиуму и говорит: «Продано». Как будто это был аукцион.
Таким образом, космический телескоп следующего поколения NGST, как мы его называли, когда он создавался, изначально задумывался как восьмиметровый телескоп, и это должно было быть достигнуто с помощью сегментированной оптики.
Но мы понятия не имели, из чего он будет сделан. Все телескопы, которые раньше летали в космос, и Хаббл был безусловно самым большим, были сделаны из стекла, истонченного сзади струей воды или шлифованием, потому что стекло тяжелое.
Вот небольшая математика для наших читателей. Стеклянное зеркало Хаббла размером 2,4 метра весит 828 кг. При таком весе на квадратный метр диаметр 8 метров, то есть в 10 раз больше площади поверхности, составил бы более 10 тонн.
Итак, мы посмотрели на карбид кремния, на композитные материалы с очень тонким слоем стекла наверху и на бериллий, который в итоге оказался победителем. Мы стремились к десятикратному снижению плотности массы. [И удалось; Бериллиевое зеркало Уэбба весит около 20 килограммов на сегмент]. У нас было соревнование, которое длилось несколько лет. Мы вложили около 50 миллионов долларов в разработку технологий.
Вид телескопа Хаббл с шаттла Дискавери, февраль 1997 г. (НАСА / Public Domain)
Нам также нужно было разобраться с развертыванием зеркала. Есть ли у вас рука робота, раздающая шестиугольные панели, как колоду карт в космосе? Складывается ли он? Как вы создаете целое из кусочков?
Перед нами стояла задача заставить адаптивную оптику работать при криогенных температурах - 40 Кельвина. Все исполнительные механизмы, точные двигатели и датчики должны были работать при очень низких температурах. Поначалу солнцезащитный козырек не считался большой проблемой, но в итоге стал проблемой с точки зрения надежности развертывания. Изначально мы думали, что зонтик будет надувным.
Эта комбинация изображений из анимации, предоставленной НАСА в декабре 2021 года, показывает развертывание компонентов космического телескопа Джеймса Уэбба (Лаборатория концептуальных изображений через AP).
Таким образом, когда вы складываете все механизмы и объединяете все это вместе, общая проблема обеспечения 100%-ной надежности развертывания была сложной задачей, и единственный способ снять шкуру с этого кота - это попрактиковаться. Никто никогда раньше не делал ничего столь сложного в космосе. Мы знали, что это будет сложно, но мы не ожидали такого масштаба сложности
Обычно вы смягчаете воздействие движущейся части, имея резервную копию. Если основной двигатель выходит из строя, у вас есть другой двигатель. Но не все может иметь резервную копию. Когда вы разворачиваете леску, которая натягивает и создает напряжение на солнцезащитном козырьке, у вас не может быть другого двигателя на такой детали.
Мы перешли от «устранения движущихся частей» к «научиться жить с движущимися частями».
[Инженеры Уэбба] считают, что в пределах наших человеческих познаний мы проанализировали и протестировали практически все, что могли. Вы вкладываете в это величайшие умы, у вас есть план, а затем вам просто нужно иметь веру и верить, что это сработает.
Команды запуска отслеживают обратный отсчет времени до запуска ракеты Arianespace Ariane 5 с космическим телескопом НАСА Джеймса Уэбба в субботу, 25 декабря 2021 года, в Центре Юпитера в Космическом центре Гвианы в Куру, Французская Гвиана. (НАСА / Билл Ингаллс / НАСА через AP)
Конечно, что делает всю сложность ужасающей, так это то, что единственный способ сохранить телескоп достаточно холодным, чтобы видеть дальний инфракрасный свет новорожденных галактик, - это разместить его примерно в миллионе миль от Земли, в четыре раза дальше, чем Луна, где его невозможно будет отремонтировать с помощью существующих технологий. Итак, каковы преимущества L2, которые оправдывают отказ от любого шанса исправить ошибку в такой невероятно сложной машине?
На L2 всегда ночь, когда у вас есть большой зонт от солнца размером с теннисный корт, блокирующий свет Солнца, Земли и Луны. Так что половина неба всегда погружена во тьму. Это означает, что, в отличие от Хаббла, вы все время занимаетесь наукой. Через пять лет у вас может быть столько же времени для наблюдений, сколько у Хаббла было за 15 лет, потому что Хаббл наблюдает только около 35% времени. Таким образом, даже несмотря на то, что основная миссия короче по продолжительности [при запуске НАСА оценило 10-летний срок службы до истечения топлива], она будет очень и очень эффективной.
Становится ясно, почему все так встревожены. Так много риска и так много обещаний. Давай поговорим о тебе. Окончил Принстон, Министерство обороны, НАСА, Боинг. Это не обычное резюме, которое можно встретить среди олимов [иммигрантов в Израиль]. Что вдруг пробудило в вас желание в 2010 году переехать в Израиль?
Это было осенью 2009 года. Я живу в Боулдере, штат Колорадо. Подножие Скалистых гор прямо за моим окном. Я переехал сюда, чтобы работать в Ball Aerospace. Я оставил Болл и пошел работать в Boeing над планетарными миссиями. Все было супер.
Но мой младший сын в то время был студентом и начал интересоваться обращением в христианство. Он был связан с братством, которое его убеждало - он говорит о мессианском иудаизме.
Я спросил друзей, что я могу сделать, чтобы немного его встряхнуть. Они сказали: «Отвезите его в Израиль». Я никогда раньше не был в Израиле. Я думал об этом, но это всегда был либо Израиль, либо Йеллоустон, либо Израиль или Гранд-Каньон. Он никогда не попадал на первое место в моем списке, что, вероятно, верно для большинства американских евреев.
Иллюстративный пример: еврейские иммигранты из Северной Америки в Израиль прибывают специальным рейсом от имени Еврейского агентства и организации «Нефеш б'Нефеш» в аэропорт Бен-Гурион в центре Израиля, 23 июля 2013 г. (Йоси Зелигер / Flash90)
Итак, я спланировал поездку. Я поговорил со своим раввином и другими людьми о том, как получить духовное, значимое приключение. Их первый совет был: «Не останавливайтесь в отелях. Найдите комнаты в домах людей. У вас будет больше связи ».
Я хотел разбудить еврейскую часть души моего сына.
Короче говоря, на него это не подействовало, но на меня точно подействовало. Я пошел домой, и друзья сказали, что почувствовали во мне сдвиг. Я не религиозен, но я духовен. Я не знал, что такое Алия. Я встретился со своим раввином, и он сказал: «О, ты собираешься совершить алию».
Я сказал: «Я не знаю, что это, но я думаю о переезде в Израиль».
В течение следующих пяти лет вы встретились со всем высшим эшелоном израильской аэрокосмической промышленности и космической программы и были тесно связаны с SpaceIL, израильской командой, которая участвовала в конкурсе Google Lunar X Prize за отправку посадочного модуля на Луну. Посадочный модуль под названием Beresheet в конечном итоге потерпел крушение на Луне в апреле 2019 года. Как израильский космический мир выглядит для кого-то из НАСА и Boeing?
Я потратил пять лет, пытаясь найти свою роль, но не нашел открытости для опытного человека, пришедшего с другими взглядами.
Например, я сказал команде SpaceIL: “Вы неправильно думаете об избыточности”. Правда, на карту не поставлена человеческая жизнь, но вы собираетесь выйти на международную арену. Каждый школьник в Израиле будет наблюдать за посадкой. Вы хотите продумать, что может пойти не так, и потратить дополнительные деньги, убедившись, что у вас определены режимы сбоев.
Одна из последних фотографий, сделанных Beresheet перед тем, как он упал на Луну 11 апреля 2019 г. (любезно предоставлено SpaceIL)
Когда я наблюдал за посадкой Берешита [в апреле 2019 года], вы могли точно видеть, что пошло не так. Вы видите показания на экране, показывающие высоту и скорость, и на высоте около двух или трех километров скорость внезапно упала до нуля.
Я думаю, отказал инерциальный измерительный блок - датчик, который сообщает вам, что вы двигаетесь. Если датчик сообщает, что вы не двигаетесь, компьютер космического корабля сообщает: «Мы на земле, мы приземлились» и выключает двигатели. Крушение. Я подумал: «Наверное, это была часть за 100 долларов».
У них было прекрасное видение, но я посмотрел на их программу, когда мы впервые встретились в 2011 году, и увидел полное отсутствие понимания того, сколько будет стоить эта программа. Они собрали 24 миллиона долларов. Итак, я сказал: «Что вы используете в качестве топлива [при такой цене]? Я думаю, вы используете unobtainium.’”(«анобтаниум»).
Я работал над лунными посадочными аппаратами в "Боинге". Сначала вы определяете, сколько топлива вам понадобится, определяете размер бензобака, затем определяете размеры двигателей. Спускаемый аппарат - это летающий бензобак. Я спросил команду в Boeing: “Какова минимальная стоимость посадки чего-либо на Луну?” И ответ пришел в размере 150 миллионов долларов. Из-за топлива, размера и того, как все масштабируется. А если вы поставите 50 килограммов камер и научных приборов, это будет стоить дороже.
Это с опытной командой. Это была неопытная команда. Они умные ребята, но раньше этого не делали. Я подсчитал разницу в затратах на рабочую силу, сложности миссии и инфляции и получил 100 миллионов долларов в качестве ценника. Следующие три года я потратил на то, чтобы достучаться до этих парней и всё время повторял: «Где следующие 76 миллионов долларов?» Шелдон Адельсон приехал в гости, и они собирались попросить у него еще 8 миллионов долларов. Я сказал: «Нет, попроси у него 80. У него это есть. И если что-нибудь останется, скажи ему, что ты построишь Научный музей Шелдона Адельсона”.
В итоге это стоило 100 миллионов долларов. Но они зря потратили годы. В итоге они перевезли его в IAI [Israel Aerospace Industries для строительства посадочного модуля], где у них были настоящие профессионалы. Это было прекрасное, благородное дело, но с волонтерами этого не сделать. Им нужна была помощь. Но была гордость. Руководство не прислушивалось к советам людей, которые знали, как это делать.
На этой фотографии, сделанной 17 декабря 2018 года, директор космического подразделения Israel Aerospace Industries Офер Дорон стоит перед космическим кораблем Beresheet во время презентации израильской некоммерческой организации SpaceIL и израильской государственной компании IAI в Йехуде, к востоку от Тель-Авива. (Джек Гез / AFP)
Была ли SpaceIL, в целом, уникальная и особенно смелая инициатива, представителем израильской аэрокосмической отрасли ?
Я видел это по всем направлениям в других организациях. Я видел, как совершались ошибки, которые я не могу комментировать.
Меня это очень расстраивало. Я считаю, что если бы SpaceIL прислушалась к этому заранее, миссия увенчалась бы успехом. Руководители понятия не имели, как выполнить космическую миссию, они думали, что можно поместить людей в комнату с пиццей и решать текущие проблемы за выходные.
То, что вы описываете как глубокий изъян в космической экосистеме Израиля, обычно называют одной из самых сильных сторон Израиля - готовностью бросить вызов принятой практике и пойти на риск.
Послушайте, если бы Iron Dome (Железный купол) развился в США, он все еще был бы на чертежной доске. Но такая культура не обязательно работает в космосе. После запуска он должен работать. Вторых шансов нет. Это не БПЛА, который терпит крах, так что вы узнаете, исправите это и попробуйте еще раз.
Я многому научился за время, проведенное в Израиле. Я развелся, когда переехал туда, и встретил свою жену в Иерусалиме. Она была из северной Калифорнии. Я завел много друзей, и у меня было много трогательных и значимых впечатлений, когда я жил в Израиле. Так что это были удивительные пять лет. Но это было очень неприятно в профессиональном плане в том смысле, что я думаю, что мог бы быть гораздо более полезным в продвижении космической программы Израиля.
Бывший руководитель-инженер НАСА Майкл Каплан под моделью установленного на самолете телескопа SOFIA, которую он помог инициировать. (Учтивость)
Кто—то сказал мне: “Если бы вы переехали в Израиль раньше и служили в армии” - команды высшего руководства, многие из них, служили вместе, и у меня не было преимуществ этого культурного опыта.
С тех пор я встречал других англичан, которые переехали в Израиль, когда им было за 50.
Культуре управления в Израиле трудно привлечь высокопоставленных людей, пришедших извне, предоставить им место за столом, выслушать то, что они хотят сказать, и быть готовыми изменить курс.
Я думаю, что если бы команды прислушались, Берешит мог бы добиться успеха. Это, вероятно, выиграло бы приз X Prize. Это не привело бы к потере так много времени. В течение трех лет мы находились “в трех месяцах от PDR [Предварительного рассмотрения проекта, ранней важной вехи в жизненном цикле проекта]”. Есть эта бравада, и это замечательно, но также должно быть принятие ограничений и готовность привлекать людей извне, которые действительно разбираются в этой области.
Это касается не только аэрокосмической отрасли. Я видел это в медицине. Опытные врачи приезжают в Израиль и попадают на первый этаж, когда они должны быть заведующими отделениями.
Я разговаривал кое с кем в Нефеш Б'Нефеш. Я предложил им провести серьезное исследование людей, обладающих высшим опытом, и разработать программу для их интеграции на должности, где они могут быть полезны. Я не уверен, что сделал бы алию, если бы знал, что столкнусь с этими препятствиями. В конце концов я просто обнаружил, что много занимаюсь космическими консультациями в Европе и США, и подумал: “Почему я живу в Израиле?” Вот тогда я и сказал, что с таким же успехом могу вернуться, потому что моя способность помочь здесь равна нулю.
Космический телескоп Хаббла (слева), вращающийся вокруг Земли, и изображение космического телескопа Джеймса Уэбба, справа. (НАСА через AP)
Может ли один из возможных уроков из вашего опыта работы в космической сфере Израиля заключаться в том, что космос по своей сути является игрой сверхдержав, что для того, чтобы сделать что-то значимое в космосе, требуются масштабы и бюджет НАСА?
Будущее за коммерцией. С того времени, как я вернулся из Израиля [в 2015 году], и до сих пор в космосе произошли глубокие изменения в двух вещах. Первый - это сокращение затрат на запуск, которое началось с SpaceX и ракеты Falcon 9. В прошлом, чтобы отправить что-то в космос, вы смотрели на Атласы и Дельты, и они стоили 150-200 миллионов долларов за запуск, а теперь мы смотрим на 50-60 миллионов долларов, что в четыре раза меньше, потому что ракета многоразовая.
Илон Маск правильно применил гибкий процесс разработки в аэрокосмической отрасли. Израиль знает об этом все; так израильтяне разрабатывают программное обеспечение. Вы не создаете весь продукт, а затем тестируете его, вы создаете немного и тестируете, затем перестраиваете, затем тестируете, с командами, работающими параллельно и интегрирующимися по мере вашего продвижения.
Еще одна вещь, которую сделал Маск, - это спроектировал двигатели, которые не работали бы на максимальной мощности. Если вы хотите сделать что-то многоразовое, вы не можете напрягать его до предела. Вы работаете примерно на 75% мощности. Это был огромный успех.
Я помню, как сидел в кафетерии Boeing с группой инженеров Delta, когда у Falcon 1 произошел второй сбой при запуске [в марте 2007 года], и они говорили: “Он никогда туда не доберется”. Боже, как же они ошибались.
Амос-6, самый большой спутник в истории Израиля, и ракета SpaceX Falcon 9, на которой он находился, загорелись после того, как ракета взорвалась на стартовой площадке на мысе Канаверал во Флориде 1 сентября 2016 г. (снимок экрана YouTube)
Еще одна вещь, которая произошла, - это небольшая революция в электронике, вызванная смартфонами. Это превратило небольшие кубические спутники, которые были игрушками, которые университеты использовали бы для подготовки инженеров, в спутники связи, погоды и дистанционного зондирования. Недавняя миссия на Марс запустила два небольших спутника под названием MarCO, которые были демонстрацией того, что нечто подобное возможно. Они действовали как ретрансляторы.
Я знаю, что исследуются планетарные миссии, в ходе которых основная миссия выйдет на орбиту, и несколько небольших кубических спутников будут отправлены в качестве зондов для исследования верхних слоев атмосферы планеты. Если он сгорит, ничего страшного, но в то же время он получает данные, которые вы иначе не получили бы. Подобные миссии были бы невозможны без развития большого количества технологий Сubesat. Он превратился из игрушки в реальное решение.
Эти два изменения означают, что бизнес-кейсы теперь закрываются в пространстве, которое раньше не закрывалось. И это привлекло огромные объемы инвестиционного капитала. Быстрый рост космической экономики также поможет космической науке.
НАСА собирается отойти от Международной космической станции в конце этого десятилетия. Его заменят коммерческие среды обитания. Нетрудно представить себе, что одна из этих сред обитания может быть спроектирована как объект астрофизической интеграции и тестирования и сборки для будущих обсерваторий. Космические буксиры уже разрабатываются в частном порядке. Большая часть инфраструктуры для создания продолжений Уэбба будет там.
Все это вливание частного капитала направлено на развитие инфраструктуры в космосе. НАСА и другим космическим агентствам не придется платить за развитие возможностей. Теперь, внезапно, НАСА может платить за использование возможностей.
Пример: капсула SpaceX Crew Dragon приближается к Международной космической станции для стыковки, 24 апреля 2021 г. (НАСА через AP, файл)
Вполне возможно, что к тому времени, когда мы начнем думать о следующей большой флагманской миссии после Джеймса Уэбба, робототехника уже будет ключевой. Мощные телескопы будущего могут быть 15- или 20-метровыми телескопами, и я полагаю, что они будут собраны и испытаны в космосе с помощью некоторой комбинации роботов и астронавтов.
Отсутствие возможности обслуживания роботов - одно из моих самых больших сожалений в отношении Уэбба. Одним из граничных условий, которые нам дали при планировании Уэбба, было: “Не делайте его ремонтопригодным для использования”. Причиной была стоимость. Хаббл был бы колоссальным провалом, если бы он отказал в космосе. Но сделать его пригодным для использования людьми означало, что Хаббл должен был быть “рассчитан на человека”, а это дорого. Например, на нём нет острых краев, потому что вам не нужно ничего, что могло бы порвать скафандр и непреднамеренно убить человека, когда он с ним работает.
Но чего я тогда не понимал, так это того, что DARPA [Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов] работало над концепцией роботизированного обслуживания под названием Orbital Express. Он строился компанией "Боинг". Позже я работал над этим с командой Boeing, заканчивая его. Если бы я знал об этом тогда, я бы настаивал на возможности роботизированного обслуживания телескопа, потому что единственное, что ограничивает срок службы Джеймса Уэбба, - это топливо. В конечном итоге у него закончится топливо для обслуживания станции на L2.
Итак, чтобы закончить с того, с чего мы начали — при нынешнем положении вещей Уэбб вообще непригоден для использования? Даже если бы мы могли подключить к нему робота, оборудование, необходимое для обслуживания, конструктивно не находится в нужном месте? Значит, как только у него кончится топливо, все?
Я верю, что это правда. Но, сказав это, есть много вещей, которые мы в конечном итоге сделали с Хабблом [первоначально планировалось завершить работу в 2005 году], которые предположительно были невозможны, вещи, которые мы обслуживали, которые не были предназначены для обслуживания, но продлили срок его службы.
На этой фотографии от 21 декабря 2015 года, предоставленной НАСА, командир 46-й экспедиции Скотт Келли участвует в выходе в открытый космос за пределами Международной космической станции, в ходе которого он и бортинженер Тим Копра, не изображенный, переместили вагон мобильного транспортера станции перед стыковкой российского грузового корабля. (НАСА через AP)
Следующий большой скачок для меня - подумать о том, как использовать появляющуюся космическую инфраструктуру, такие вещи, как Starship [планируемая межпланетная ракета SpaceX] или ракета New Glenn от Blue Origin, которая имеет действительно большой размер обтекателя, удвоенный или даже утроенный, чтобы вы могли запускать крупные модули и очень большие зеркала. Это меняет правила игры.
Или, возможно, мы могли бы соединить астронавтов в среде обитания на низкой околоземной орбите с орбитальным транспортным средством, чтобы добраться до L2.
Существуют всевозможные архитектурные парадигмы, которые мы можем представить для использования там, где мы находимся сегодня, и где мы видим развитие событий, которые были бы сменой парадигмы.
У космоса светлое будущее.
Перевод с английского
Источник
тэги:
Tech Israel Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА IAI Израильская космическая программа SpaceIL
