Max Space заново изобретает расширяемую среду обитания в духе 17-го века, запуск которой запланирован на 2026 год.

Работа и даже жизнь в космосе превратились из далекой фантазии в неизбежную реальность, но остается вопрос: как именно будет выглядеть следующее поколение космических жилищ? Максимальное пространствоОтвет ясен, и он был ясен на протяжении десятилетий – даже столетий. Новое поколение расширяемых сред обитания может обеспечить безопасность и достаточно места, чтобы размять ноги, и первое из них планируется построить в 2026 году.

Стартап возглавляют Аарон Кеммерер, ранее работавший в Made in Space, и Максим де Йонг, инженер, который тщательно избегал всеобщего внимания, несмотря на то, что был одним из тех, кто участвовал в создании масштабируемых сред обитания, подобных тем, которые сейчас находятся на Международной космической станции.

Они полагают, что момент запуска космической конструкции такого типа наступит уже в следующем году. Позиционируя себя как преемников и фундаментально улучшая разработки, созданные десятилетиями, к которым стремились другие, они могут захватить то, что в конечном итоге может стать многомиллиардным рынком.

Расширяемый корпус Maxspace обещает быть больше, прочнее и универсальнее, чем что-либо подобное, когда-либо выпущенное, не говоря уже о том, что он значительно дешевле и легче, чем механические жесткие конструкции. Несмотря на внешний вид, напоминающий воздушный шар, он, как и его предшественники, обладает огромной способностью противостоять многочисленным и разнообразным опасностям, исходящим от космоса.

Но может ли стартап действительно конкурировать с крупными авиакомпаниями с многолетним опытом работы в авиации? Де Йонг, похоже, не беспокоится по этому поводу.

«Один из моих принципов — никогда не пытаться делать то, что вы уже знаете, что можете», — сказал он мне.

Он добавил: «…что продолжает причинять мне боль».

Наследие Траншаба

Идея масштабируемых сред обитания возникла давно, но ее первое реальное применение было в проекте НАСА TransHab в 1990-х годах, где был разработан базовый подход.

Вопреки своему внешнему виду, надувные транспортные средства — это не просто большие воздушные шары. Видимый внешний слой, как и у многих космических кораблей, представляет собой всего лишь тонкий слой, отражающий свет и рассеивающий тепло. Структура и сила заключены внутри, и со времен Transp техника «плетения корзин» стала нормой.

В этом методе ремни из кевлара и других высокопрочных материалов выстраиваются в разные стороны и сшиваются вручную, а при растяжении образуют плетеную поверхность, похожую на корзину, с внутренним давлением, равномерно распределенным по тысячам пересечений.

Или, по крайней мере, это теория.

Де Йонг через свою компанию Thin Red Line Aerospace и Bigelow Aerospace успешно разработали и запустили эту плетеную структуру, но с самого начала сомневались в предсказуемости ее многочисленных стежков, перекрытий и взаимодействий. Малейший сбой может привести к каскадному отказу даже ниже пороговых значений безопасности.

«Я просмотрел все эти записи и, будучи полевым парнем, подумал: «Это целая куча. Когда вы испытываете чрезмерный или недостаточный стресс, вы не знаете, какой процент нагрузки будет перенесен в следующий раз». так или иначе», — сказал он. «Я так и не нашел решения этой проблемы».

Он поспешил добавить, что люди, работающие сегодня над конструкциями плетеных корзин (в первую очередь в Sierra Nevada и Lockheed Martin), обладают высокой компетентностью и явно продвинули технологию далеко за пределы того, что было в начале 2000-х годов, когда были запущены новаторские масштабируемые системы. среда обитания, разработанная Бигелоу. (Генезис 1 и 2 все еще находятся на орбите спустя 17 лет, а среды обитания BEAM прикреплены к МКС с 2016 года.)

Но облегчение проблемы не является решением. Хотя тканая ткань с ее долгой историей в полетах и ​​обширными испытаниями оставалась бесспорным методом выбора для растягивающихся самолетов, существование несовершенной конструкции где-то в мире преследовало де Йонга так же, как подобные вещи всегда преследуют инженеров. Конечно, существовал надежный, простой и безопасный способ сделать это.

Майлар и Бернулли

Но решение пришло, как это часто бывает, случайно, лет двадцать назад. Для Де Йонга это были темные времена: на работе, после того как попытки Бигелоу поглотить компанию были отвергнуты, его компания страдала. Дома он и его жена «жили на кредитные карты – мы продали машину». Самое главное, что его сын был болен и находился в больнице.

«Я так устал от воздушных шаров с поздравлениями, потому что моему сыну не становилось лучше», — сказал он мне.

Когда он с грустью смотрел на наполненный гелием майлар, что-то привлекло его внимание: «Каждая папка, в которую можно что-то положить, несет нагрузку в двух направлениях. Но детский майларовый шарик… у него два диска и все эти морщины – все. давление сосредоточено на одной оси. Это аномалия!»

Форма, которую принимает воздушный шар, перенаправляет действующие на него силы так, что он оказывает давление только в одном направлении: от места соединения двух половин. Можно ли применить этот принцип в более широком масштабе? Де Йонг бросился искать литературу в поисках этого явления, но обнаружил, что эта структура уже была задокументирована – 330 лет назад – французским математиком Джеймсом Бернулли.

Это было одновременно приятно и немного оскорбительно, хотя Бернулли и не предполагал, что эта интересная аномалия станет орбитальным жильем.

«Смирение поможет вам добиться успеха. Физики и математики знали все это с 17 века. Я имею в виду, что у Бернулли не было доступа к такому компьютеру – он просто рисовал чернилами на пергаменте. Я достаточно умен, но нет! человек работает в текстильном бизнесе; в стране слепых одноглазый — король. Вы должны быть честными, вы должны смотреть на то, что делают другие, и вы должны копать, копать и копать».

Формируя форму Бернулли (так называемую изонапряженную) из веревок или «струн», объясняет де Йонг, каждая проблема с растягивающимися материалами в некоторой степени решается сама собой.

«Это структурно важно. Это означает, что если вы возьмете проволоку определенной длины, она будет определять всю геометрию: диаметр, высоту, форму – и как только все это будет у вас, давление станет равным PSI в точке. экватор, разделенный на количество проводов. Один провод не влияет. На других вы точно знаете, насколько силен один провод, все предсказуемо», — сказал он.

«Это очень просто сделать».

Все имеющие значение силы просто тянут за эти веревки (в прототипах их 96, каждый выдерживает 17 000 фунтов), тянут якоря на каждом конце фигуры. Как можно догадаться по подвесным мостам и другим высокопрочным конструкциям, мы знаем, как сделать этот тип соединения очень и очень прочным. Легко добавить зазоры для стыковочных колец, окон и других элементов.

Способ деформации струн также можно изменить, придав им различные формы, например, цилиндры или даже неровные интерьеры лунной пещеры. (Де Йонг очень обрадовался этой новости — надувные формы — очень удобное решение для лунного интерьера.)

Благодаря надежной компактной конструкции его можно покрывать уже испытанными в авиации материалами, которые уже используются для изоляции и блокировки радиации, микрометеоритов и т.п.; Поскольку эти материалы не несут нагрузки, эта часть конструкции столь же проста. Однако все это сжимается в лепешку толщиной не более нескольких дюймов, которую можно сложить или обернуть вокруг другого груза, например, одеяла.

«Это самая большая надувная игрушка, которую кто-либо когда-либо делал, и мы сделали это с командой из пяти человек за шесть месяцев», — сказал Де Йонг, хотя он добавил, что «задачи сделать это правильно на удивление сложны», и похвалил опыт команды.

Де Йонг обнаружил или, возможно, заново открыл способ изготовления в космосе контейнера, структурная прочность которого аналогична прочности металла, но с использованием лишь незначительной части его массы и объема. Де Йонг, не теряя времени, работал над этим методом. Но кто будет на нем летать?

Введите максимальное пространство

Компания Thin Red Line видела, как многие из ее творений были запущены в космос. Но этому новому расширяемому транспортному средству пришлось пережить долгую и тяжелую битву. В космических полетах предпочтение отдается хорошо зарекомендовавшим себя методам и технологиям, что приводит к дилемме: вам нужно отправиться в космос, чтобы иметь авиационное наследие, и вам нужно авиационное наследие, чтобы отправиться в космос.

Снижение затрат на запуск и инвесторы в игровые компании помогли разорвать этот порочный круг в последние годы, но осуществить запуск ракеты-носителя по-прежнему непросто.

Хотя де Йонг работал над проектом «Изотензоид» более десяти лет, он беспокоился, что никогда не увидит, как проект заработает. Хотя ему неоднократно поступали предложения о поглощении – «они были заманчивыми, но я не хотел продавать душу темной стороне» – он хотел вывести свою идею на орбиту.

Затем появился Аарон Кеммер, владелец компании Made In Space, которая уже много лет работает над размещением полезной нагрузки на Международной космической станции. Только что продав свою компанию, он начал думать о следующем большом деле – в буквальном смысле.

«Я быстро понял, что если мы собираемся добиться настоящей коммерциализации (крупных заводов, жилых домов, лабораторий и т. д.) в космосе, нам нужны гораздо более крупные масштабы. Масштабируемые транспортные средства — единственное комплексное решение, которое позволяет это сделать», — он. объяснил. «И никто в мире не знает масштабируемые транспортные средства в космосе лучше, чем Максим».

«НАСА, оборонные компании, туристические компании, компании по производству космической продукции, компании, которые хотят производить лекарства в космосе, даже компании, занимающиеся развлечениями — по сути, делать что-либо в космосе очень дорого», — сказал Кеммер. Большая часть этих расходов приходится на запуск, но эта стоимость неуклонно снижается, поскольку предложение удвоилось, в то время как объем, доступный в космосе, увеличивался лишь незначительно в течение десятилетий по мере роста спроса.

Отсюда и Max Space, стартап, созданный специально для коммерциализации нового подхода — название предполагает большее пространство в космосе, а также является данью уважения (Максиму) де Йонгу, который, по мнению Кеммера, заслуживает большего признания после десятилетий работы в условиях относительной анонимности. «что меня вполне устраивает», — отметил он).

Их первая миссия будет запущена в 2026 году на борту корабля SpaceX и послужит доказательством концепции, позволяющей им иметь летное наследие, что является одним из преимуществ существующих масштабируемых транспортных средств перед изовалентными транспортными средствами.

«Мы отправимся на низкую околоземную орбиту, взорвем самый большой воздуходувку, когда-либо летавшую в космос, а затем оставим его там на некоторое время и посмотрим, что произойдет», — сказал Кеммер. У него будет небольшая полезная нагрузка для клиентов, но эта полезная нагрузка незначительна. Как только концепция будет доказана с такой небольшой полезной нагрузкой – 2 кубических метра увеличиваются до 20, что можно назвать размером спальни – реальная вещь станет намного больше, как уже показано на поверхности.

«Наш первый расширяемый модуль по размерам будет аналогичен нынешним модулям космической станции, от десятков до сотен кубических метров. В конечном итоге мы стремимся к тысячам кубических метров. Это поможет нам не только на пути к орбите, но и на миссии на Луну и Марс», — сказал Кеммер.

Они описали богатый набор внутренних компонентов, любой из которых можно объединить или добавить позже: сельское хозяйство, жизнь, производство, исследования — если вам нужен масштаб, Maxspace готова это предоставить. Кеммер сказал, что он ожидает, что рынок взорвется (невозможно избежать этой фразы) к тому времени, когда они появятся в космосе, поскольку к тому времени тяжелые транспортные средства и космическое жилье пройдут достаточно далеко, чтобы отрасль начала спрашивать о решениях следующего поколения. .

Когда они это сделают, Maxspace будет готов дать ответ.