Майбутня колонізація Сонячної системи неможлива без створення нових баз. І ймовірним ключем для їхнього створення є надувні модулі. Людство вже давно експериментує з ними, але досі до їхньої функціональності є питання.
Надувна техніка на порозі «буму»
Інженери вже давно шукають способи створення недорогих, але надійних приміщень для життя і роботи в космосі. Одним із рішень, яке було запропоноване ще кілька десятиліть тому, є надувні або розкладні модулі.
За всієї простоти ідеї реалізувати її вдалося тільки у XXI столітті завдяки новаторській роботі Роберта Біґелоу та його команди в компанії Bigelow Aerospace, що базується в Лас-Вегасі.
Компанія побудувала два безпілотні вільнолітаючі розширювані прототипи модулів, які були запущені на навколоземну орбіту в 2006 і 2007 роках у межах програми Genesis. Вони й досі кружляють навколо земної кулі. Спираючись на скасовану NASA програму TransHab, підприємство Bigelow Aerospace було творчим центром, який розвивав технологію космічних модулів, що розширюються.
Результати їхньої праці зараз використовуються на Міжнародній космічній станції (МКС). Розширюваний модуль активності Bigelow, або скорочено BEAM, прибув на МКС і донині залишається приєднаним до її модуля Tranqility.
Bigelow Aerospace та її новаторська робота над модулями, що розширюються, включала використання запатентованих розширень із захисної тканини Vectran, міцнішої альтернативи кевлару. Це — високоефективне рідкокристалічне полімерне волокно, яке має кращі характеристики у порівнянні з кевларом. І хоча компанія припинила своє існування ще у 2020 році, її напрацювання використовуються і досі.
Розкладні конструкції
Сьогодні кілька провідних фірм працюють над створенням космічних розширюваних конструкцій, наприклад, новий стартап Max Space, який працює над надувними житловими приміщеннями для орбіти Землі, Місяця і Марса.
Sierra Space також бере участь у цьому проєкті, розробляючи середовище проживання під назвою Large Integrated Flexible Environment (LIFE). Аналогічно, Lockheed Martin випробовує концепції надувних конструкцій, які мають переваги над суцільнометалевими аналогами.
Кожна група розглядає багатообіцяючий потенціал розширюваної технології. І кожна компанія має свій власний «секретний соус», закладений у їхню продукцію.
Мегаструктури Max Space
«Майбутнє космосу обмежене простором», — пояснює Максим де Йонг, співзасновник компанії Max Space, що базується в Джексонвіллі (штат Флорида), з конструкторськими офісами у Ванкувері (Канада).
Де Йонг не вперше працює з розширюваними космічними конструкціями, він розробив герметичні корпуси Bigelow’s Genesis 1 і 2 — перших космічних апаратів на орбіті, в яких була успішно застосована надувна архітектура великого об’єму, що витримує високі навантаження.
«Ми готуємося до першого польоту в 2026 році», — сказав де Йонг в інтерв’ю Space.com. Група нещодавно провела успішні випробування нової конструкції щита для захисту від космічного сміття. «Це справжній дискримінатор прогресу, враховуючи, наскільки складною з точки зору дизайну, часу і вартості є розробка протиуламкового щита», — підсумував де Йонг.
Мета Max Space — до 2030 року створити сімейство масштабованих космічних середовищ проживання об’ємом від 20 м3 до 100 м3 і до 1000 м3. Існує потенціал масштабування до 10 000 м3 мегаструктур, які можна буде запускати в космос за один політ, використовуючи мегаракету Starship компанії SpaceX або New Glenn компанії Blue Origin, як тільки вони будуть запущені.
Більший об’єм і менша маса
Експерти Lockheed Martin пояснюють, що надувні конструкції забезпечують більший об’єм при меншій масі. Це означає, що більші об’єми, придатні для проживання, можуть бути запущені в космос й заховані всередині обтічників корисного вантажу розумного розміру.
Нещодавно блок Pathfinder, створений для використання в якості шлюзової камери, пройшов перевірку на герметичність і розгерметизацію. Конструкція шлюзового відсіку пройшла кілька циклів, щоб оцінити фактори «повзучості» матеріалу Vectran, з якого вона виготовлена.
Lockheed Martin у партнерстві з Центром космічних польотів імені Маршалла NASA в Алабамі ініціювала 100-годинне випробування на «повзучість», під час якого на блок м’яких матеріалів тиснули до певного відсотка від граничного тиску розриву 285 фунтів на квадратний дюйм (PSI) і витримували його під цим тиском доти, доки в результаті повзучості не сталося розриву. Повзучість — це постійна деформація матеріалу.
Дуонг і його колеги придивляються до великих надувних середовищ існування для використання на Місяці і Марсі, а також на низькій навколоземній орбіті.
Створення модулів у Sierra Space
Шон Баклі — віцепрезидент з космічних напрямів та космічної інфраструктури в компанії Sierra Space в Луїсвіллі (штат Колорадо). Раніше він був ключовим архітектором BEAM у Bigelow Aerospace.
Зараз у Sierra Space Баклі та його команда зайняті роботою над середовищем проживання LIFE, розробляючи план еволюції продукту, який може призвести до створення модуля об’ємом 5000 м3, що розширюється до більш ніж 22 м у довжину і 19 м в діаметрі.
Перший продукт у дорожній карті Sierra Space — це велика триповерхова розширювана конструкція діаметром 27 футів (понад 8 м). Вона може бути виведена на навколоземну орбіту звичайною ракетою, обладнаною для розміщення чотирьох астронавтів, із «просторим» приміщенням для наукових експериментів, тренажерним залом, медичним центром і спеціальною теплицею, в якій вирощують їжу для дослідників під час тривалих місій.
«Трохи більше ніж за 2,5 року ми змогли побудувати та протестувати сім виробів, а зараз працюємо над восьмим. Ми рухаємося швидкими темпами, — сказав Баклі в інтерв’ю Space.com. — Технологія дійсно набирає обертів, і ми рухаємося дуже швидко».
Призначення надувних систем
Надувні системи побудови житла «відіграють роль одного з інструментів у нашому арсеналі для розширення, так би мовити, людських космічних польотів на нові ринки та місії», — сказав Брент Шервуд, відомий космічний архітектор і керівник космічної галузі в Американському інституті аеронавтики й астронавтики. У минулому він обіймав посаду старшого віцепрезидента з розвитку космічних систем у компанії Blue Origin.
«Як і всі інструменти, їх найкраще використовувати для вузькоспеціалізованих цілей, — сказав Шервуд в інтерв’ю Space.com. — Розширювані конструкції можуть знайти особливе застосування як елементи з’єднання. Наприклад, на поверхні Місяця досить скоро нам знадобляться фізично сумісні способи з’єднання окремих житлових модулів».
За словами Шервуда, невелике дотримання вимог може значно спростити загальну архітектуру системи. Тож, можливо, одним із найкращих варіантів використання є порівняно невеликі з’єднувальні елементи, а не мета зробити великі модулі більшими.
«Зрештою, нам доведеться навчитися виготовляти надвеликі посудини під тиском у космосі, але до того нам потрібно буде багато чого зробити для зростання ринку і перевірки», — підсумував Шервуд.
За матеріалами www.space.com
