Czas e-biznesu

Wszystkie najświeższe informacje o Polsce z Czasu e Biznesu.

Odyseusz intuicyjnych maszyn: Dlaczego misje lądowania na Księżycu są takie trudne

Odyseusz intuicyjnych maszyn: Dlaczego misje lądowania na Księżycu są takie trudne

Zapisz się na biuletyn naukowy CNN dotyczący teorii cudów. Eksploruj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.



CNN

Setki tysięcy mil od Ziemi statek kosmiczny wielkości budki telefonicznej jest na dobrej drodze, aby podjąć wyzwanie, jakiego żaden statek kosmiczny nie próbował ze Stanów Zjednoczonych od ponad 50 lat.

the Lądownik księżycowy nazywa się Odyseusz Albo IM-1, zbudowany przez Intuitive Machines z Houston, zmierza w stronę Księżyca. Robotyczny odkrywca przygotowuje się na przerażające chwile niepewności, próbując zwolnić do około 1800 metrów na sekundę, aby delikatnie wylądować na powierzchni Księżyca. Statek kosmiczny jest na dobrej drodze do wylądowania w pobliżu południowego bieguna Księżyca w czwartek o 16:24 ET, czyli przesunięciu w górę w stosunku do poprzedniej prognozy o 17:30 ET.

Oczekuje się, że relacja z tego historycznego wydarzenia będzie transmitowana na żywo Telewizja NASA Rozpoczyna się o 15:00 czasu wschodniego.

Sukces nie jest gwarantowany. Jeśli to się nie powiedzie, Odyseusz stanie się trzeci Lądownik księżycowy spotka ognisty upadek na Księżycu za niecały rok. Pierwsza rosyjska misja na Księżyc od 47 lat Łuna 25nie powiodło się w sierpniu 2023 r., kiedy uległ awarii. Hakuto-RPodobny los spotkał w kwietniu ubiegłego roku lądownik opracowany przez japońską firmę Ispace.

Ogólnie rzecz biorąc, ponad połowa prób wylądowania na Księżycu zakończyła się niepowodzeniem, co jest niewielkim wyzwaniem w przypadku wyczynu podjętego po raz pierwszy od prawie 60 lat.

związek Radziecki Łuna 9 Stał się pierwszym statkiem kosmicznym, który wykonał kontrolowane lub „miękkie” lądowanie w lutym 1966 r. Stany Zjednoczone wkrótce potem wystrzeliły automatyczny statek kosmiczny. Geodeta 1 Zaledwie cztery miesiące później statek kosmiczny wylądował na Księżycu.

Od tego czasu tylko trzy inne kraje – ChinyIndie i Japonia – dokonały takiego wyczynu. Wszyscy trzej po raz pierwszy w XXI wieku dotarli na Księżyc za pomocą pojazdów robotycznych. Indie i Japonia Każdy z nich dokonał tego ogromnego wyczynu w ciągu ostatnich sześciu miesięcy, długo po zakończeniu wyścigu kosmicznego między Stanami Zjednoczonymi a Związkiem Radzieckim. Stany Zjednoczone pozostają jedynym krajem, który wysłał ludzi na powierzchnię Księżyca (ostatni raz w 1972 r.). Misja Apollo 17.

Ale od tego czasu rząd USA nawet nie podjął próby miękkiego lądowania – z astronautami na pokładzie lub bez nich. Prywatna firma kosmiczna Astrobotic Technology miała nadzieję, że lądownik księżycowy Peregrine przejdzie do historii po swoim ostatnim wystrzeleniu w styczniu, ale firma odwołała próbę lądowania zaledwie kilka godzin po starcie z powodu poważnego wycieku paliwa i przywróciła statek kosmiczny do spalenia w atmosferze ziemskiej.

Scott Pace, dyrektor Instytutu Polityki Kosmicznej na Uniwersytecie George'a Washingtona, powiedział CNN, że odzyskanie wcześniejszej wiedzy i doświadczenia stanowi dużą część wyzwania, przed którym stoją Stany Zjednoczone.

READ  Dwa masywne punkty w płaszczu Ziemi dezorientują naukowców swoimi niesamowitymi właściwościami

„Uczymy się robić rzeczy, których nie robiliśmy od dawna, i widzimy, że organizacje na nowo uczą się latać” – powiedział Pace. „Wyprawa na Księżyc to nie tylko kwestia odważnego czy genialnego astronauty. To kwestia zorganizowania, przeszkolenia i wyposażenia całych organizacji, aby się tam udać. To, co teraz robimy, zasadniczo rekonstruuje część doświadczeń, jakie mieliśmy podczas misji misji Apollo, którą jednak straciliśmy w ciągu ostatnich 50 lat.

Jednak wiedza techniczna to tylko część równania, jeśli chodzi o lądowanie na Księżycu. Większość przeszkód ma charakter finansowy.

W szczytowym okresie programu Apollo budżet NASA stanowił ponad 4% całkowitych wydatków rządowych. Obecnie budżet agencji kosmicznej stanowi jedną dziesiątą jej wielkości, co stanowi zaledwie 0,4% całkowitych wydatków federalnych, mimo że agencja stara się wysłać amerykańskich astronautów na Księżyc w ramach amerykańskich sankcji. programu Artemida.

„Przy programie Apollo pracowały setki tysięcy ludzi. Według danych z lat 60. był to program o wartości 100 miliardów dolarów. W przeliczeniu na dzisiejsze dolarów byłby to program wart wiele bilionów dolarów” – powiedział Greg Autry, dyrektor Dowództwa Kosmicznego w Thunderbird na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie School of Global Management „Po prostu nie ma z czym porównywać”.

Lądowniki księżycowe XXI wieku próbują osiągnąć wiele z tych samych celów za ułamek ceny.

Indyjski lądownik Chandrayaan-3Który jako pierwszy statek kosmiczny z kraju bezpiecznie dotarł na powierzchnię Księżyca w sierpniu 2023 roku, a jego koszt wyniósł około 72 mln dolarów – poinformował Jitendra Singh, Minister Stanu ds. Nauki i Technologii.

R. Satish Baby/AFP/Getty Images

Rakieta Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych z lądownikiem księżycowym Chandrayaan-3 wystartowała z Centrum Kosmicznego Satish Dhawan w Sriharikota, u wybrzeży Andhra Pradesh, 14 lipca 2023 r.

„Koszt Chandrayaan-3 to zaledwie 600 crore rupii (72 miliony dolarów), podczas gdy hollywoodzki film o kosmosie i Księżycu kosztuje ponad 600 crore rupii” – powiedział Singh. Czasy gospodarczeprzedstawiciel mediów w Indiach, w sierpniu.

W Stanach Zjednoczonych NASA próbuje znacząco obniżyć ceny, zlecając projektowanie małych robotycznych statków kosmicznych sektorowi prywatnemu w ramach programu Commercial Lunar Payload Services (CLPS).

Astrobotic była pierwszą firmą, która wykonała lot w ramach inicjatywy CLPS, a po niepowodzeniu w styczniu Intuitive Machines podjęło inicjatywę i w czwartek zamierzało wylądować miękko Odyseuszem w pobliżu południowego bieguna Księżyca.

„Podróżujemy 1000 razy dalej niż Międzynarodowa Stacja Kosmiczna” – powiedział CNN Steve Altemus, prezes i dyrektor generalny Intuitive Machines. „A poza tym stawiasz sobie cel: zrobić to za 100 milionów dolarów, podczas gdy w przeszłości robiono to za miliardy dolarów”.

Nierealistyczne jest również oczekiwanie, że NASA lub jeden z jej partnerów po prostu wyciągnie plany lądownika księżycowego z lat 60. XX wieku i odtworzy je od podstaw. Większość technologii wykorzystywanej do tych zadań już dawno została wycofana, porzucona w wyniku ogromnego postępu w mocy obliczeniowej i materiałoznawstwie, jaki nastąpił w ciągu ostatniego półwiecza.

READ  Firma zajmująca się wystrzeliwaniem satelitów twierdzi, że należy zająć się „całkowicie zatłoczoną” przestrzenią

Każdy element sprzętu lądownika księżycowego musiałby pochodzić z nowoczesnych łańcuchów dostaw – które bardzo różnią się od tych z XX wieku – lub zostać zaprojektowany i wyprodukowany od nowa. Każdy czujnik i komponent elektroniczny na pokładzie statku kosmicznego muszą być zbudowane tak, aby wytrzymać trudne warunki panujące w przestrzeni kosmicznej, co w branży nazywa się „Sztywność„.

Limity miejsca/Archiwizuj obrazy/Getty Images

Lądownik księżycowy Eagle, na pokładzie którego pierwsi ludzie dotarli na Księżyc, wylądował podczas misji Apollo 11 20 lipca 1969 r. To złożone zdjęcie składające się z dwóch oddzielnych ujęć.

Misje Apollo były sławne Sterują nimi komputery, które są słabsze od nowoczesnych smartfonów. Loty kosmiczne są jednak zbyt złożone i niebezpieczne, aby można było bezpośrednio przełożyć postęp obliczeniowy na łatwiejsze i tańsze misje na Księżyc.

„Lądowanie na Księżycu bardzo różni się od programowania gry. Problem z iPhonem w kieszeni polega na tym, że są ich miliony. Jeśli chodzi o starty w kosmos, może być ich tylko kilka” – powiedział Pace. , oczywiście, niesamowita innowacja, w której ukryte są setki, jeśli nie tysiące innowacji, ale korzysta ona także wyłącznie z surowych liczb. Dlatego nie zaobserwowaliśmy tego typu powtórzeń podczas lądowań na Księżycu.

Chociaż w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat technologia poczyniła postępy, podstawowe wyzwania związane z lądowaniem na Księżycu pozostają takie same. Po pierwsze, istnieje odległość bezwzględna, czyli podróż wynosząca około ćwierć miliona mil (402 000 kilometrów) z Ziemi na Księżyc. Gdybyś mógł pojechać samochodem na Księżyc ze stałą prędkością 60 mil na godzinę (97 kilometrów na godzinę), zajęłoby to ponad pięć miesięcy.

„Niektórzy porównują to do uderzenia piłeczki golfowej w Nowym Jorku i wbicia jej w określony dołek w Los Angeles. Taka dokładność na długich dystansach jest bardzo trudna” – powiedział Pace.

Następnie jest wymagający teren księżycowy. Księżyc jest pokryty wygasłymi wulkanami i głębokimi kraterami, co utrudnia znalezienie płaskich stref lądowania.

Limity miejsca/Archiwizuj obrazy/Getty Images

Kontrolerzy lotu tłoczą się wokół dyrektora lotu NASA Glenna Looneya (siedzącego z przodu) w sterowni w pomieszczeniu zwanym obecnie Johnson Space Center w Houston podczas przerwanej misji lądowania na Księżycu Apollo 13, 15 kwietnia 1970 r.

„Apollo 11 rozbiłby się i uległ zniszczeniu, gdyby wylądował tam, gdzie pierwotnie wylądował” – powiedział Autry. „Neil (Armstrong) dosłownie patrzył przez okno. Manewrował lądownikiem nad skalistym polem i dużym kraterem i znalazł bezpieczne miejsce do lądowania z wystarczającą ilością paliwa. Gdyby nie był wykwalifikowany pilot, który mógłby go kontrolować, lądownik z pewnością by się rozbił.

Bez pomocy ludzkich oczu wewnątrz statku kosmicznego nowoczesne zrobotyzowane lądowniki księżycowe korzystają z kamer, komputerów i czujników wyposażonych w oprogramowanie i sztuczną inteligencję, aby dowiedzieć się, gdzie bezpiecznie wylądować – unikając skał i kraterów – podczas końcowego lądowania. Nawet ludzie w pomieszczeniach kontroli misji na Ziemi nie są w stanie pomóc statkowi kosmicznemu w ostatnich, krytycznych sekundach przed lądowaniem.

READ  Kosmos może wreszcie pomóc naukowcom określić wiek neutronu

„Przesłanie sygnału w górę i w tył zajmuje trochę czasu, około trzech sekund w każdą stronę” – powiedział Pace. „W tym czasie wiele może pójść nie tak. Zatem kiedy łazik faktycznie wyląduje, będzie działał sam”.

Na początku XX-wiecznego wyścigu kosmicznego znacznie więcej statków kosmicznych uległo awarii, niż bezpiecznie wylądowało na Księżycu. Firmy i rządy pędzące dziś na Księżyc – dążąc do niższych poziomów cenowych w miarę wdrażania nowoczesnych technologii – uznają to dziedzictwo.

Partnerzy handlowi NASA mogą być bardziej skłonni do podejmowania ryzyka podczas startu na Księżyc.

„(Firmy komercyjne) przynoszą ze sobą ten iteracyjny, niezawodny model. «Wypuść produkt na rynek, pozwól mu eksplodować, dowiedz się, co zrobiłeś źle, napraw to i działaj jeszcze raz»” – powiedział Autry. „To nie w ten sposób rząd USA pracuje. Bo jeśli twój projekt umrze, twoja kariera rządowa zostanie zrujnowana”.

AP

Wysłany przez Związek Radziecki lądownik Łuna 9 był pierwszym bezzałogowym statkiem kosmicznym, który wykonał miękkie lądowanie na powierzchni Księżyca. Na tym zdjęciu powierzchni Księżyca wykonanym przez sondę 7 lutego 1966 roku widać lustro i antenę Łuny 9.

Ze swojej strony nawet NASA zdaje sobie sprawę, że jej partnerzy nie mogą zagwarantować 100% sukcesu.

„Zawsze postrzegaliśmy pierwsze dostawy CLPS jako rodzaj pouczającego doświadczenia” – powiedział podczas spotkania 13 lutego Joel Kearns, zastępca administratora NASA ds. eksploracji w Dyrekcji Misji Naukowych. instrukcje. „Wiedzieliśmy, że się w to zagłębimy… i nie sądziliśmy, że sukces jest gwarantowany”.

Należy jednak mieć nadzieję, że wczesne niepowodzenia zaowocują w przyszłości powtarzającymi się sukcesami. Jest już jasne, że wielu uczestników współczesnego Wyścigu Księżycowego jest gotowych podnieść się po początkowych niepowodzeniach.

Zarówno Ispace – japońska firma, która w zeszłym roku napotkała błąd w oprogramowaniu uniemożliwiającym zakończenie misji – jak i Astrobotic, który utracił lądownik Peregrine z powodu problemu z paliwem, podjęły już drugą próbę.

„Wszyscy biorący udział w tych misjach byli nowicjuszami. Są to ludzie, którzy robią to po raz pierwszy i nic nie zastąpi tego doświadczenia. To tak, jakbyś odbył swój pierwszy samodzielny lot” – powiedział Pace. „Tak, kończą się niepowodzeniem i niektóre firmy to zrobią wypaść z biznesu. Jeśli jednak wyciągną wnioski z tej porażki i wrócą, będziecie mieli teraz silny zespół. „Tak naprawdę chodzi o kształcenie nowego pokolenia”.