Космические самолёты с ИИ и ядерные буксиры: будущее авиаперевозок

Каждая технологически развитая страна стремится завоевать лидерство в области космических разработок. В этой гонке выделяются два гиганта: США с её гениальным новатором, миллиардером и филантропом Илоном Маском, и Россия, обладающая многолетним накопленным опытом и высокопрофессиональными инженерами. Амбициозные космические цели Маска приближаются к реальности с каждым новым испытанием его кораблей. Россия разрабатывает такие перспективные проекты, как ракеты-носители «Союз-5» и «Амур СПГ», ядерные буксиры и космические самолёты с искусственным интеллектом. Все эти разработки могут оказать существенное влияние на будущее освоения космоса.

В конце ноября SpaceX успешно запустила очередную ракету Starship —- 121-метровую конструкцию, которая на сегодняшний день является самой большой в истории. Она предназначена для экономичной доставки грузов весом до 150 тонн и людей на околоземные орбиты. При дальнейших доработках космическая система сможет перезапускать двигатели на орбите, стыковаться с кораблями-танкерами и дозаправляться. В перспективе ракету этого типа собираются использовать для пилотируемых полётов на Луну и Марс.

Амбициозные космические цели Маска не ограничиваются Starship. Разработанная им аэрокосмическая компания SpaceX создала и запустила ракету-носитель легкого класса Falcon 1, среднего класса Falcon 9 и тяжёлого класса Falcon Heavy (в будущем именно она должна будет доставлять корабли к Марсу), космический корабль Dragon для доставки грузов на МКС.

По словам руководителя проекта малых космических аппаратов Центра космических технологий МАИ Александра Бона, технологические успехи SpaceX связаны с мощной IT-системой, включающей как внутренние, так и внешние датчики. Во время полёта она обеспечивает динамичное реагирование на любые отклонения от заданных параметров.

Российские разработки

Если говорить про ракеты среднего класса, то Falcon 9 конкуренцию могут составить разрабатываемые в России ракеты-носители среднего класса «Союз 5» и «Амур СПГ». «Союз-5» предназначена для вывода полезных грузов весом до 17 тонн на низкую круговую орбиту. Она станет заменой существующим ракетам-носителям среднего класса. «Амур-СПГ» предназначена для вывода автоматических космических аппаратов и космических кораблей. Использование возвращаемых ступеней позволит снизить стоимость космических запусков. Первая планируется к запуску в конце 2025 года, вторая — в 2030.

В настоящее время Starship не только является самым крупным космическим носителем, но и не имеет функциональных аналогов. Однако, как отмечает Бон, для России более перспективным является разрабатываемый космический транспортно-энергетический модуль — ядерный буксир. Для перелёта на Луну нашему буксиру нужно будет в три раза меньше топлива, чем Starship.

— Одна из перспективных функций Starship — колонизация других небесных тел. Однако эти корабли вывозят по 20 тысяч тонн полезной нагрузки в год на орбиту. С помощью нашего ядерного буксира нам не нужно будет вывозить столько лишнего топлива, чтобы добраться до других планет. При этом мы сможем брать больше полезной нагрузки — настолько больше, что один буксир сможет заменить запуск более 150 Starship, — отмечает Александр Бон.

Предполагается, что Россия начнёт применять «ядерные буксиры» для исследования дальнего космоса в течение нескольких десятилетий.

Космические самолёты с ИИ

Если говорить про такие функции, как доставка грузов и людей, то эксперт МАИ выражает мнение, что будущее за космическими самолётами. Ведь они будут обладать рядом преимуществ по сравнению с ракетами. Космические самолёты смогут использовать уже существующую наземную инфраструктуру, смогут летать в любую погоду и будут иметь высокую надёжность за счёт возможности планирования. Как и Starship, такие летательные аппараты смогут дозаправляться в воздухе, а весить они будут на порядок меньше, чем ракеты Маска.

Разработкой подобных аппаратов Александр Бон занимается в МАИ. Он проводит соответствующие расчёты, подбирает проектные параметры, анализирует материалы и т.д.

— Ранее считалось невозможным создать такой аппарат, но, благодаря современным достижениям в области материаловедения и других высокотехнологичных областей, это стало реальностью в перспективе ближайших 10-15 лет. Космический самолёт представляет собой бесхвостую конструкцию длиной 70 метров, способную выводить на орбиту около 30 тонн полезной нагрузки. Помимо России похожие проекты разрабатываются в разных странах, включая Великобританию, Германию и Австралию, — говорит Александр Бон.

Такие самолёты будут обладать комбинированным прямоточным воздушно-реактивным двигателем, который позволит развивать высокие скорости в атмосфере, и жидкостным ракетным двигателем для выведения на орбиту. С использованием космического самолёта перелёт из Москвы в Пекин займёт всего час, а в суборбитальном режиме долететь до максимально далекой от вас точки можно будет за два часа.

Скорости будут настолько высокими, что человеческая реакция не сможет обеспечить эффективное управление. Поэтому безопасность полётов будет обеспечена за счёт использования искусственного интеллекта (ИИ), который возьмёт на себя полное управление самолётом. Тем не менее, хотя ИИ будет контролировать все этапы полёта, от взлёта до посадки, на борту все равно будет присутствовать пилот, способный принять решение в нештатных ситуациях.

Для развития такой системы у России есть большой задел из прошлого: значительные достижения в разработке «Бурана», который успешно выполнил взлёт, полёт и посадку без вмешательства человека, а также используемые сегодня в аэрокосмической отрасли автономные системы управления — благодаря запрограммированным алгоритмам в космических полётах уже сейчас автоматика выполняет около 99% задач.

Использование космических самолётов с ИИ позволит значительно сократить время перелётов и достичь новых скоростей. Это открывает перспективы для развития высокоскоростных пассажирских и грузовых перевозок, а также для освоения космоса. И у России есть перспективы стать лидером в этой области.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России