Освоение космоса — одна из ключевых задач XXI века. Российские учёные и инженеры разрабатывают уникальные технологии и вносят весомый вклад в это важное дело. В этой статье мы расскажем о десяти самых перспективных российских разработках, которые могут изменить будущее космонавтики. 

В XXI веке космос становится всё более важной частью нашей жизни: спутники связи, навигации, метеорологического наблюдения — всё это уже стало настолько привычным, что сложно себе представить жизнь без них. 

Но мы не ограничиваемся ближним космосом — нас манят далёкие планеты и звёзды, а для их освоения нужны новые технологии, и Россия уже сегодня работает над их созданием. 

Наши инженеры и учёные активно патентуют свои разработки: Роспатент проанализировал более 1200 заявок и составил своего рода топ самых перспективных технологий для освоения космоса. Какие же разработки смогут изменить будущее космонавтики? 

Астероидная угроза 

Начнём с чего-нибудь эпичного, а именно с защиты нашей планеты от непрошеных гостей из космоса. Допустим, на землю летит огромный камень, который хочет нам устроить новый ледниковый период. И что делать в столь непростой ситуации? Звонить Брюсу Уиллису? 

Человечество ждёт гибель: угроза астероидов 

Теперь у Военной академии Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого есть план — там разработали систему, которая может изменить траекторию опасного астероида (или чего-нибудь ещё). 

Работает это так: космический аппарат сканирует пространство, ищет опасность, а затем выпускает специальный модуль, который сближается с астероидом, захватывает его, уводит своими двигателями в сторону и меняет ему курс. Шах и мат, Апокалипсис! 

Дрон-почтальон 

Интернет и мобильная связь — наши верные помощники не только на Земле, но и в космосе (ну, почти!). 

Как работает интернет в космосе и что такое «Луч» 

А ещё в последнее время повсюду активно используются дроны — космос тоже не остаётся в стороне. Московская компания «Лоретт» запатентовала мобильный комплекс для приёма данных из космоса, где ключевую роль играет именно дрон. 

Система состоит из параболического зеркала, которое установлено на земле или подвижной платформе, и облучателя. Дрон с облучателем перемещается в нужное место и обеспечивает высокое качество передачи данных. 

Главное преимущество этой разработки — отсутствие необходимости в настройке положения самого зеркала, поскольку облучатель не связан с ним механически. 

Кто знает, а вдруг в скором времени через космос можно будет отправлять и обычные посылки? 

Космический пылесос 

А если нам нужно добыть не посылку из космоса, а нечто гораздо более ценное — например, частички внеземной пыли? 

Вот и Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина озадачился подобным вопросом и запатентовал удивительный аппарат, который бороздит космические просторы и собирает наноразмерные объекты внеземного происхождения. 

Он состоит из двух цилиндрических модулей и оснащён гибкой лентой с микроконтейнерами. Работает аппарат так: лента из подложки разматывается и собирает частицы пыли, используя электромагнитное поле. С помощью этой же подложки питается и сам космический аппарат — там расположились солнечные элементы. 

Микроконтейнеры тоже не простые: в них находятся микрогранулы термопластичного клея с наночастицами, которые активируются высокочастотным электромагнитным полем, что позволяет надёжно изолировать собранные образцы и сохранить их в условиях низких температур до момента доставки на Землю (или на космическую лабораторию, чтобы лишний раз не загрязнять). 

Может быть именно в таких частицах и кроется ответ на вопрос, одни ли мы во Вселенной? 

Космический ретранслятор 

В наше время даже в глухой деревне можно позалипать в интернете, но что делать, если вы на орбите Марса, а вам срочно нужно связаться с Землей? На помощь приходит спутник-ретранслятор, разработанный РКК «Энергия» имени С.П. Королёва. 

И чем же он отличается от кучи других? Ну, по заявлениям разработчиков, он может обеспечить бесперебойную связь между космическими аппаратами. Секрет кроется в новой архитектуре коммутатора. 

Инженеры улучшили специальные устройства, которые отвечают за распределение сигналов: добавили блок мультиплексоров и изменили структуру коммутационного блока, который стал более отказоустойчивым. Кроме того, новая система использует шифратор для защиты служебной информации (но это база). 

Такая конструкция не только упрощает настройку спутника, но и позволяет быстро устранять неисправности — отсюда и бесперебойность связи. 

Роботы-строители 

Строить в космосе сложно, дорого и опасно, но что, если доверить это дело роботам? Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики разработал робота, который может собирать всякое прямо на орбите. 

В чем же изюминка? Во-первых, в специальных захватах и фитингах (соединительных элементах), которые обеспечивают высокую точность стыковки. 

А во-вторых, вся система адаптирована для работы с роботами: это делает процесс сборки автоматическим и исключает человеческий фактор. 

Поэтому теперь можно создавать прямо-таки крупногабаритные конструкции в космосе — от мощных телескопов до элементов будущих орбитальных станций. 

Термостойкие материалы 

Строить в космосе — дело непростое: материалы должны выдерживать колоссальные перепады температур, радиацию и другие прелести открытого космоса. ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина разработало уникальный термостойкий материал, который не боится ни жары, ни холода. 

Секрет прочности материала — в особой технологии его изготовления: кварцевая ткань пропитывается составом на основе связующего и порошка электрокорунда, а затем подвергается многоступенчатой термообработке при разных температурах и с использованием кремнийорганической смолы. 

В итоге получается лёгкий и прочный материал, который способен выдерживать температуры от -60°C до +800°C — идеально для антенн, радаров и другого оборудования. 

Микроволновка для ракеты 

Скорость — ключевой фактор в освоении космоса. Ракете нужна мощная реактивная тяга, а для этого нужно разогнать топливо до огромных скоростей, и чем она выше, тем дальше и быстрее мы сможем путешествовать. 

Вот и учёные из Института прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде разработали инновационный способ создания реактивной тяги для космических аппаратов, который основан на принципе безэлектродной плазменной магнитогидродинамики. Звучит сложно? Сейчас объясним! 

Суть в том, чтобы использовать микроволновое излучение для нагрева топлива — в данном случае водорода — до состояния плазмы. Это, конечно, сложнее бытовой микроволновки, но принцип тот же. 

Чтобы плазма не распылилась, её удерживает магнитное поле, а для разгона используется эффект электронного циклотронного резонанса (ЭЦР) — нужно «толкнуть» электроны плазмы в резонанс с магнитным полем с помощью микроволн. 

Далее в дело вступает хитро спроектированное магнитное сопло, которое устроено таким образом, что при прохождении через него плазма адиабатически (без теплообмена с окружающей средой) расширяется, и энергия электронов «перекачивается» в продольное движение. 

В результате скорость истечения плазмы значительно возрастает, что и создаёт мощную реактивную тягу. 

Так двигатели можно делать не только проще, но и эффективнее, ведь скорость истечения плазмы значительно выше, чем у обычного топлива в химических двигателях. 

Не совсем ядерный двигатель 

Двигатели на химическом топливе — вчерашний день. Будущее космических путешествий за ядерной энергией (особенно, если вы хотите отправится в дальний космос). 

Нужны мощные и, главное, компактные источники энергии. Вот инженеры из Центра Келдыша и разработали усовершенствованную ядерную энергодвигательную установку (ЯЭДУ), которая идеально подходит для этой цели. 

ЯЭДУ иногда путают с ядерным ракетным двигателем (ЯРД). Однако, если ЯРД использует ядерную энергию напрямую для нагрева, выброса рабочего тела и создания тяги, то ЯЭДУ работает иначе. Она подобна электростанции на борту космического корабля: её задача — вырабатывать электроэнергию, которая питает более экономичный и долговечный электроракетный двигатель (например, плазменный или ионный). 

Двигательная установка может работать годами и обеспечивать космическому аппарату постоянное ускорение. Главная особенность новой ЯЭДУ — уникальная конструкция холодильника-излучателя, который отводит излишки тепла от реактора в космос. 

Он представляет собой набор специальных излучателей — петлеобразных трубок с рёбрами, которые объединены в пространственную структуру. Горячий теплоноситель циркулирует по этим трубкам, а рёбра эффективно излучают тепло в окружающее пространство. 

С помощью такой конструкции инженеры сумели сделать установку компактной и лёгкой и сохранить её мощность, ведь в космосе каждый грамм и сантиметр на счёту. 

Витамины для космонавтов 

Итак, если мы летим в глубокий космос, то это будет очень долго, а даже сейчас в экспедициях на орбиту Земли космонавтам нужно правильно питаться. 

Одна из проблем — низкая антиоксидантная активность обычных продуктов (которые готовятся традиционными способами): в них недостаточно витаминов и минералов. 

В экстремальных условиях необходимо, чтобы в еде были и микроэлементы, и витамины, и вот это вот всё. Именно такой продукт разработали в Амурском государственном университете, где запатентовали оригинальный способ приготовления питательной и полезной молочно-ореховой суспензии. 

Секрет в тщательно подобранных ингредиентах и особой технологии приготовления: кедровые орехи сначала измельчают в молоке с низким содержанием жира, а затем проводят термокислотную коагуляцию — специальный способ обработки, при котором белки сворачиваются из-за раствора аскорбиновой кислоты и температуры. 

В результате получается «смузи», который содержит очень много всего полезного, легко усваивается и помогает поддерживать иммунитет в космосе. 

И кстати, такая вкусняшка не только поможет космонавтам, но и на Земле пригодится — например, в рационе военных, которые работают в экстремальных условиях. 

Помощь для мышц 

Космос космосом, а о физической форме забывать нельзя: в невесомости мышцы слабеют, и космонавты после полёта рискуют вернуться на Землю в виде желе. 

Уцелевших органов не останется: почему в космонавты берут только с супер-здоровьем 

Но Институт медико-биологических проблем РАН нашёл решение: они разработали препарат, который помогает космонавтам сохранять мышечную массу даже после длительного пребывания в невесомости. 

Препарат CDN1163 активирует определённые рецепторы в мышечных клетках, которые отвечают за сокращение и расслабление мышц. Он балансирует синтез и расход энергии. Эксперименты на животных показали, что инъекции CDN1163 на фоне функциональной разгрузки (то есть в условиях, которые имитируют невесомость) помогают предотвратить атрофию мышц, сохранить их силу и выносливость. 

Возможно, в будущем космонавты смогут сохранять отличную физическую форму даже во время долгих космических полётов. 

Итак, это лишь небольшая часть того, над чем работают наши учёные и инженеры, но путь научного прогресса непрост: многие перспективные разработки могут так и остаться на бумаге или в виде опытных образцов. 

Но даже если хотя бы одно из этих изобретений станет реальностью, то возможно, оно сможет перевернуть наше представление о космосе и открыть путь туда, дальше. Тот же ЯЭДУ и ядерный буксир «Зевс» — ну очень ждём. Всё-таки приоритетный проект Роскосмоса, как-никак. 

Зачем России ядерный буксир? 

Кто знает, может быть, именно эти технологии станут основой будущих межпланетных экспедиций и помогут нам ответить на вечные вопросы о месте человечества во Вселенной.