NOVE TEHNOLOGIJE<>
062015<><>

Istraživanje svemira

Šlepanje, jedra i topovi!

Neki od aktuelnih projekata svetskih svemirskih agencija krupnim zamasima brišu granice između realnosti i naučne fantastike

Kada god se postavi pitanje gde su granice ljudske inovacije, dovoljno je podići pogled ka nebu. Istraživanje i postepeno osvajanje svemira ide ruku pod ruku sa razvojem najnovijih tehnologija. Ipak, nije retkost da su ideje koje se implementiraju danas nastale u mašti ljudi još pre više decenija. Na svu sreću, nije bitno kada je nastala ideja koja se koristi na nekom projektu, već da se ona koristi za unapređivanje našeg znanja koje će naknadno biti inspiracija za nove ideje i, naizgled, fantastične planove.

...majko top!

Iako slovi za najslabiji od tri originalna (jedina? prim. aut.) filma iz serijala „Star Wars”, „Return of the Jedi” je bogat kvalitetnim citatima koje fanovi rado pominju. Upravo jedan od njih, Imperatorov: „Now witness the power of this fully armed and operational battle station!” bio je prva asocijacija ljudima nakon što su, pre nekoliko dana, čuli vest da postoji šansa da se na Međunarodnu svemirsku stanicu (ISS) instalira visokoenergetski laserski top. Pre nego što se prepustite paranoji, ne bojte se, taj top još uvek nije u planu, ali od 2017. godine naučnici koji se zalažu za njegovo instaliranje biće mu jedan korak bliže.

Čemu laserski top na ISS? Razlog je veoma praktične prirode. Naime, u Zemljinoj orbiti trenutno kruži više od 3000 tona svemirskog otpada. U pitanju su ugašeni sateliti kojima je istekao rok upotrebe ili odbačeni stadijumi raketni motora raznih misija. Ipak, većinu tih objekata, čiji broj se kreće oko 700.000, čine krhotine nastale međusobnim sudaranjem većih komada otpada. Krhotine svemirskog otpada su u principu male i lagane, ali zbog toga što se kreću brzinom od oko 36.000 km/h u odnosu na aktivne satelite i ISS ipak predstavljaju opasnost. Što se više sudaraju, nastali fragmenti su sve manji, ali i brojniji, i kreću se sve nepredvidljivijim putanjama, što može da izazove katastrofalnu lančanu reakciju koja može da izazove uništenje većine satelita na čiju upotrebu smo već decenijama navikli (manje dramatično, ali u osnovi slično reakciji prikazanoj u filmu „Gravity”).

Moduli ISS su relativno dobro oklopljeni (mogu da podnesu udar objekta veličine do 1 cm), ali kada se na osnovu posmatranja okoline i proračuna kretanja otpada nasluti opasnost da bi nešto veće moglo da udari u stanicu, trenutni protokol je da se stanica pomeri (uz trošenje goriva) dok posada ostaje spremna za evakuaciju u slučaju sudara. Problem je u tome što je na većim udaljenostima teško uočiti otpad manji od 10 cm u prečniku, tako da su zapravo najopasniji fragmenti oni između 1 i 10 cm. Prvi deo rešenja tog problema desiće se 2017. godine kada će na japanski modul ISS biti instaliran teleskop EUSO (Extreme Universe Space Observatory). Primarna svrha ovog teleskopa je da detektuje ultraljubičastu svetlost koju uzrokuje visokoenergetsko kosmičko zračenje kada noću ulazi u Zemljinu atmosferu i tako posredno dobije informacije o izvoru zračenja u dubinama kosmosa. Sem toga, on može da se iskoristi i kao lokator opasnih, sitnih krhotina koje prete stanici i satelitima u zemljinoj orbiti. Nakon instalacije EUSO-a, biće moguće mnogo bolje izbegavanje fragmenata, ali postoji jedna začkoljica. Kako vreme prolazi, nove svemirske misije i postojeći svemirski otpad samo povećavaju broj krhotina tako da manevrisanje stanicom nije idealno rešenje, a ugrožene su i sve nove misije.

Dugoročno, mnogo pametnija opcija je postavljanje pomenutog laserskog topa. Taj top, naravno, ne bi predstavljao opasnost po žitelje Zemlje, ali bi mogao da se koristi da zagrevanjem promeni putanju krhotina (koje bi posle sagorele u atmosferi) i tako započne proces preko potrebnog čišćenja Zemljine orbite od svemirskog otpada. U pitanju bi bio ultraljubičasti CAN laser (Coherent Amplification Network) od 100 kW koji je u stanju da ispali 10.000 svetlosnih pulseva u sekundi, sa dometom od 100 km. CAN laseri se sastoje od velikog broja malih lasera čiji snopovi se udružuju da bi se stvorio jedinstveni snop. Nakon instalacije EUSO teleskopa, na ISS će prvo biti postavljen mali prototip lasera snage samo 10 W koji ispaljuje samo 100 pulseva u sekundi. Ako se prototip u praksi pokaže uspešnim, uslediće instalacija velike varijante. Naravno, naučnici već planiraju korak dalje – satelit za čišćenje otpada sa laserom od 0,5 GW koji ispaljuje 50.000 pulseva u sekundi i koji bi mogao da čisti oko 100.000 fragmenata godišnje. Takav funkcionalni satelit bi za nešto više od četiri godine mogao da odstrani većinu najproblematičnijeg otpada koji se nalazi u zoni od 500 do 1000 km od Zemljine površine.

Sunčani jedrenjak

Koreni koncepta solarnog jedra sežu do početka sedamnaestog veka i Keplerovog posmatranja kometa, odnosno kraja devetnaestog veka i Lebedevljevih demonstracija da snop svetlosti vrši mali, ali merljiv pritisak na površinu. Sledeći korak načinili su autori naučne fantastike, koji su već od kraja dvadesetih godina prošlog veka počeli da koriste solarno jedro u svojim pričama. Sredinom sedamdesetih, planirana (i nikad ispunjena) misija NASA za susret sa Halejevom kometom trebalo je da koristi upravo ovu vrstu pogona, a slavni Karl Sagan je u to vreme široko popularisao ovu ideju u javnosti. Solarno jedro je, za sada, jedan od najekonomičnijih pogo-nskih sistema za duge misije jer letelica koja ga koristi ne mora da nosi gorivo sa sobom, već se oslanja na Sunčevu svetlost. U decenijama nakon te neispunjene misije, solarno jedro je ostalo deo naučne fantastike, ali za potrebe realnosti bilo je neophodno da se ovlada novim tehnologijama i materijalima. Izgleda da je taj momenat došao.

Pre samo nekoliko dana, dvadesetog marta, iz Kejp Kanaverala je obavljeno lansiranje kojim nije rukovodila NASA već američko Vojno vazduhoplovstvo (Air Force). Tom prilikom je na raketi Atlas V lansiran X-37B, bespilotna svemirska letelica koja će tokom misije duge 200 dana da testira, pre svega, jonski HET motor (Hall effect thruster, engl. potisnik koji koristi Hall efekat), ali i razne materijale na otpornost u uslovima svemirskog putovanja. Lansiran je i vojni satelit Air Force Space Command 5, ali najbitniji deo tovara zapravo je bio najmanji.

Na ovim strana ste već mogli da čitate o malim istraživačkim satelitima CubeSat (SK 10/2013). Osnovni model CubeSat nosi oznaku 1U (1 unit) i u pitanju je mala kutija, zapremine 1 litar (kocka sa stranicom od 10 cm). Ovi pikosateliti (težina do 1 kg) često su saputnici većih misija radi raznih specifičnih testiranja ili vršenja eksperimenata po pristupačnoj ceni jer su mali i lagani. Vremenom je osnovni kockasti CubeSat dobio veće verzije, 2 ili 3 puta duže i samim tim isto toliko veće zapremine (2U i 3U). Ceo CubeSat projekat je toliko uspešan da su već u planu modeli 6U i 12U.

Ipak, za priču o solarnom jedru najinteresantniji deo tog lansiranja, obavljenog 20. maja, upravo je pomenuti 3U CubeSat koji nosi ime LightSail-A, a čiji vlasnik je neprofitna organizacija Planetary Society. Namena ovog satelita je da testira praktične aspekte koncepta solarnog jedra od rasklapanja do upravljanja. Kada se nađe slobodan u orbiti, LightSail-A će da rasklopi četiri jarbola dužine 4m i između njih razapne jedra od reflektivnog majlara (tanki poliesterski materijal) površine 34 m2. Ilustracija napretka je i to što je NASA pre pet godina već sama testirala solarno jedro sondama NanoSail-D, ali tada je u 3U CubeSat spakovano jedro površine od samo 9,3 m2. Iako neće biti u dovoljno visokoj orbiti da pritisak fotona na jedro prevaziđe atmosferski otpor i odnese LightSail-A van Zemljinog gravitacionog domašaja (što znači da će za manje od tri nedelje da padne na Zemlju), to i nije njegova svrha. Namena ovog satelita je testiranje sistema za drugi solarni jedrenjak, LightSail-1 koji će da bude lansiran sledeće godine tokom prvog leta rakete SpaceX Falcon Heavy. LightSail-1 biće postavljen u višu orbitu i, zahvaljujući misiji LightSail-A, biće u stanju da obavlja kompleksnije manevre, ostane u orbiti duže i omogući razvoj misija LightSail-2 i eventualno LightSail-3 čiji cilj je da ode dalje od prve Langranževe tačke (oko 1,5 miliona km od Zemlje). Konačni cilj je stvaranje uspešnog dizajna solarnog jedra koje bi moglo da se integriše u bilo koju proizvoljnu sondu i uštedi kako na gorivu tako i na ukupnoj ceni date istraživačke misije.

Mesečev mesec

Osnovna pravila za ljudsko istraživanje svemira su da posade uvek moraju da budu pripremljene i da za sve mora da postoji rezerva. Ipak, uslovi za planiranje i trening na Zemlji i njenoj neposrednoj okolini relativno su ograničeni. Kako da se testiraju tehnologije i protokoli za nešto što je, u praktičnom smislu, „previše” daleko? Ljudske misije ka Marsu i glavnom asteroidnom pojasu našeg sistema uskoro (nekoliko decenija) će postati stvarnost, a da bi budući astronauti bili spremni, potrebno je dodatno usavršavanje. Kako uslovi za testiranje trenutno ne postoje, u NASA su odlučili da ih naprave sami tako što će iz dubina svemira da „donesu” jedan asteroid.

Asteroid Redirect Mission (ARM, misija preusmeravanja asteroida) je projekat čije lansiranje NASA planira za kraj 2020. godine. U okviru ove misije, sonda bi prišla asteroidu odgovarajuće veličine i preusmerila ga ka Zemlji, odnosno Mesecu. Kako bi pokušaj postavljanja asteroida u Zemljinu orbitu bio relativno neprecizan, ideja je da se on postavi u orbitu Meseca i tamo koristi za ljudske test-misije.

Mnoge nesigurnosti vezane su za ARM, pre svega kakav asteroid će biti izabran i koji će sistem biti upotrebljen za tako nešto. Trenutni kandidati među asteroidima su Itokawa, Bennu i 2008 EV5, ali „finalista” neće biti zvanično izabran do 2019. godine. Prečnici ovih asteroida su između 270 i 500 metara i niko ne planira da dotegli toliki asteroid do meseca. Umesto toga, plan je da se od jednog od ovih asteroida odvoji neka od manjih stena (do 10 m u prečniku), bilo iz neposredne okoline asteroida, bilo sa njegove površine, i da se zatim ta stena, sada sama mali asteroid, donese do Mesečeve orbite gde će da se stabilno „parkira”.

Kakvo testiranje je toliko bitno da se igramo sa svemirskim stenčugama mase nekoliko miliona tona? Zapravo, jedan od testova je upravo menjanje putanje ovih asteroida metodom gravitacione vuče koju smo pominjali ranije u ovoj rubrici (SK 4/2013). Bennu je jedan od asteroida sa visokom verovatnoćom udara u Zemlju. Aktuelni računarski modeli i proračuni govore da je to najranije moguće između 2175 i 2196. godine sa verovatnoćom od 0,037%. Ipak, njegova putanja može da se promeni tako što bi sonda, nakon što uzme stenu koju će doneti do Meseca, ostala neko vreme u njegovoj neposrednoj blizini. Kombinovana masa sonde i stene bila bi dovoljna da promeni putanju asteroida za nekoliko stotih delova stepena, ali to bi rezultovalo smanjenjem opasnosti po Zemlju za više vekova ili čak milenijuma.

Drugi deo značaja ove misije odnosi se na ono što će da se desi nakon što ovaj mali asteroid bude postavljen u Mesečevu orbitu. Uslediće ljudska misija „sletanja” na taj asteroid koja se za sada planira za 2026. godinu. Cilj te misije je testiranje novih svemirskih odela, novog alata i oruđa za rad u dubokom svemiru, pre svega sistema za praćenje i pristajanje uz tela neregularnog oblika, i uzimanje uzoraka koje zahteva veći stepen slobode kretanja kosmonauta nego što to dozvoljavaju aktuelna svemirska odela.

• • •

Čini se da je budućnost je već stigla! Pravimo kosmičke jedrenjake, postavljamo u orbitu planete laserske topove i menjamo putanje asteroida po našoj želji. Naravno, sve to se dešava sada zbog nezadržive ljudske znatiželje, i zato što je neko pre mnogo godina, decenija ili čak vekova imao dobru ideju. Maštajte van postojećih granica, budućnost može da bude samo još (naučno)fantastičnija.

Dragan KOSOVAC

 
 NOVE TEHNOLOGIJE
Istraživanje svemira
Šta mislite o ovom tekstu?

 TRŽIŠTE
Novosti iz AMD-a

 NA LICU MESTA
Konferencija povodom akvizicije Euneta od strane SBB-a
Aigo BS i Dell konferencija
Printec, NCR, VeriFone konferencija
Hacking Prevention Forum 2015
LG konferencija
Digital Day 2015

 KOMPJUTERI I FILM
Jurassic World
Inside Out
Filmovi, ukratko

 SITNA CREVCA
MIDI standard (1)

 VREMENSKA MAŠINA
Nemoguća misija i opsesija Matrixom

 PRST NA ČELO
Hasta la vista, baby

 GOST KOLUMNISTA
Gajo PETROVIĆ
Home / Novi brojArhiva • Opšte temeInternetTest driveTest runPD kutakCeDetekaWWW vodič • Svet igara
Svet kompjutera Copyright © 1984-2018. Politika a.d. • RedakcijaKontaktSaradnjaOglasiPretplata • Help • English
SKWeb 3.22
Opšte teme
Internet
Test Drive
Test Run
PD kutak
CeDeteka
WWW vodič
Svet igara



Naslovna stranaPrethodni brojeviOpšte informacijeKontaktOglašavanjePomoćInfo in English

Svet kompjutera