Путеводитель аэрокосмических перспектив, научно-методическая основа консолидированных взаимодействий ученый – учитель – ученик в науке и образовании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Путеводитель аэрокосмических перспектив, научно-методическая основа консолидированных взаимодействий ученый - учитель - ученик в науке и образовании

Куркин И.И. д.т.н., член Американского

Института аэронавтики и астронавтики, профессор МАИ

Введение

Главный вопрос, который широко обсуждается Что делать? Проблемы, с которыми постоянно сталкивается российское общество, зачастую носят очень сложный не однозначный, а потому и угрожающий характер. Общество должно обладать таким практическим и разносторонним интеллектом, чтобы эффективно и коллегиально противостоять этим угрозам. В этих условиях необходимы специалисты, способные консолидировано действовать. Эту проблему можно решить только в коллегиальном взаимодействии Ученый - Учитель - Ученик.

Риски масштабного финансирования

В разные годы, ведущие космические державы закладывали и закладывают крупные финансовые вложения на проекты, которые, по их мнению, должны в конкурентной перспективе дать им глобальные преимущества.

Несколько примеров.

* В 60-70 годах применительно к широкому кругу специальных задач (в том числе освоения Марса) разработаны и доведены до стендовых образцов как в России, так и в США, мощные ядерные двигатели. Однако огромные финансовые вложения не окупились - потерпела крах также связанная с этим программа создания ракеты носителя сверхтяжелого класса Н1. Потерпел крах мощный инженерный интеллект.

* Другой пример эпоха 1980 - 2011 гг. Реализованные проекты «Энергия - Буран» и «Space Shuttle» в мирное время оказались коммерчески не эффективными. Также потерпел крах мощный инженерный интеллект.

* В 2010 году президентом России было дано распоряжение к концу этого десятилетия создать в нашей стране масштабный объект - космический транспортно-энергетический модуль на основе ядерной энергетической установки мегаваттного класса.

Главная задача консолидированного образования - подготовить таких специалистов, которые в будущем позволят избежать рисков нецелевого использования затраченных в прошлом или настоящем финансовых вложений на масштабную разработку.

Путеводитель перспектив

Состоит из совокупности, постоянно редактируемых экспертных компьютерных программ, по-разному взаимно связываемых c использованием проблемно значимых образов. Рис.2-12. За счет их различного сочетания, по определенной логике, формируются различные экспертные ситуации - сценарии познания перспектив. Рис.1 и Рис.9.

Результаты обсуждаются в различных заинтересованных и экспертных аудиториях, как правило, в середине и конце каждого учебного года.

Оптимизационная стратегия изучения аэрокосмических перспектив

Комментируются компьютерные проектные образы объектов, взаимосвязанных по сценариям задач: РН - ракеты-носители, ВКА - воздушно-космические аппараты, КС - ключевые ступени, спутники, гибридные спутники, станции, АОМ - аппараты орбитального маневрирования, МТА - межорбитальные транспортные аппараты, КА - космические аппараты

Рисунок 1 «А что будет, если?»

Процесс анализа концепций проектов разбит на ряд этапов и подэтапов, характеризуемых установлением на каждом частного итерационно-сбалансированного состояния между программными блоками (Рис. 1).

Одно из состояний проекта на Рис. 1 - Sn = kn(Sm, Skn, Xn), где Хn, Sm, Skn - программные блоки: оптимизационный, структурный, согласующий. Для n этапного процесса состояние проекта Sn (i = 1...n) на каждом этапе задается вектором с одной или несколькими компонентами и совокупностью характеристик, определяющих специфику проекта. Координирующее преобразование вектора состояния от этапа к этапу в зависимости от характера исследований осуществляется воздействием на него векторами управлений из программных блоков Хn, Sm, Skn.

Координирующее преобразование kn(Sm, Skn, Xn) является функцией вектора состояния и вектора управления на каждом этапе.

Если координирующие преобразования выбраны в соответствии с какими-то определенными критериями, то множество оптимизирующих векторов управлений называется оптимальной стратегией координации исследований.

Исходя из предполагаемых доктрин (как системы ориентирующих взглядов на перспективу) выстраиваются смысловые модельные конвейерные цепочки - доктрина - аэрокосмический сценарий - эволюционная перспектива.

В основу описания этих общесистемных построений положен опыт моделирования задач, именные фундаментальные знания ведущих специалистов и ученых: - Ландау Л. - Эрике К. - Остославский Н. - Гродзовский Г. - Авдуевский В. - Tauber M. - Rex D. - Redding D - Masek T. - Dorrington G. - и др.

Исследования Что будет если? и Что делать?

По научным сценариям перспектив работает научный коллектив Ученый - Учитель - Ученик. (Ученый, Учитель - академики РАН, профессора и просто уникальные специалисты. Ученик - школьник, студент, аспирант).

Главная цель его работы (работать и с лидерами над сценариями перспектив) воздействовать с их помощью на консолидирующее самосознание различных и в том числе молодежных коллективов.

Разработана система рабочих мест, которые в соответствии с заявленной интригой развития общества, обеспечивают связь различных знаний в различных экспертных и познавательных процессах:

· Глобальный аэрокосмический механизм - Аэрокосмический транспорт - Аэрокосмическая безопасность. Рис.1 - Рис.2 - Рис.3

· Сохранение жизненного пространства - нырковые операции. Рис.3

· Согласование действий аэрокосмического и космического механизмов. Рис.4

· Реновация ранее использованных конструкций. Рис.5

· Освоение изучение планет солнечной системы. Рис.4

· Формирование станций дальнего дежурства - Глобальная оборонная инициатива.

· Освоение материальных ресурсов астероидного пояса - Освоение заселение космического пространства. Рис.10, Рис.6 и Рис.11.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 Интриги, приоритет - крылатый запуск с подвижных платформ.

Согласно заявленной интриге, как экспертного сценария, все объекты проектируются с учетом минимального риска неэффективного использования после реализации (Рис. 2). Космические и аэрокосмические концепции объектов формируются с учетом территориальных особенностей России, должны обеспечивать дальние перелеты, способны эффективно решать не только оборонные, но и мирные аэрокосмические задачи.

Ежегодно, в два этапа, в рамках единой команды Ученый - Учитель - Ученик школьники, студенты и аспиранты демонстрируют каждый свою согласованную проектную концепцию.

1. Что будет если? Экспертная интрига 2013-2014 г. - «Охрана аэрокосмических границ России и освоение космических горизонтов» (2).

2. Что делать? Создать паркинг крылатых аппаратов космического базирования. Крылатые аппараты с тепловой памятью оснастить параллельными контурами для решения многоцелевых задач. При этом крылатый объект, находясь на космической орбите, уже при спуске потенциально обладает мощными инерционными возможностями для решения множества многоцелевых задач (Рис.3).

Рисунок 3 Интрига - более экономные рикошетирующие полеты над озоновым слоем.

1. Что будет если? Интенсивность полетных операций освоения аэрокосмического пространства постоянно и существенно возрастает. Множество интенсивных полетов осуществляется в атмосфере. В то же время именно атмосфера определяет ритмику жизнедеятельности всей планеты (Рис.3).

2. Что делать? Мы должны, создавая новое, не навредить. Главным защитным слоем от опасных излучений космоса является озоновый слой. Необходимо создание единого согласованного международного механизма взаимодействий космических и аэрокосмических систем. В космосе и атмосфере необходимы ключевые энерго-двигательные системы (Рис.4). При планировании полетов все интенсивные атмосферные операции должны осуществляться вне озонового слоя (Рис.3). Над озоновым слоем - межконтинентальные транспортные операции и операции перехвата грузов при обслуживании космических объектов. Под озоновым слоем - сверхзвуковая авиация.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4. Перспектива - координирующие механизмы международных взаимодействий.

1. Что будет если? К концу десятилетия успешно реализована в нашей стране масштабная программа - создан космический транспортно-энергетический модуль на основе ядерной энергетической установки мегаваттного класса (Рис.4 и 6).

2. Что делать? Заложить возможности последующих модификаций конструкций для решения и других более амбициозных задач с учетом грядущих инноваций (Рис.10). Полезное использование помех работающих пламенных двигателей (Рис.6). Электронная блокада ядерного реактора для более эффективной защиты от радиации (Рис.11). Другая структура ионизации рабочего тела, для расширения конкурентных возможностей отечественных плазменных, химических двигателей и атмосферных аппаратов (Рис. 12).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5. Приоритетная цель - безотходная реновация космических объектов.

1. Что будет если? В космосе происходит интенсивное накопление мусора (Рис.5).

2. Что делать? Необходима иная проектная философия освоения космоса. Все конструкции, выводимые в космос, должны предусматривать их последующую реновацию с учетом грядущих инновационных технологий (Рис.6).

Рисунок 6. Приоритет - сопутствующие возможности плазменных двигателей.

1. Что будет если? В настоящее время существует острая конкуренция за приоритет в воздушном пространстве. Кто обладает лучшей крылатой системой, тот владеет уникальными технологиями, которые обеспечат приоритет не только в атмосфере, но и в космосе (Рис.7).

2. Что делать? России необходим свой многоцелевой летательный аппарат нетрадиционной схемы с лучшими характеристиками по сравнению с аппаратами стран конкурентов (Рис.8).

Формат исследований Рис.1, Рис.9

Исследования встречные - поиск направлений взаимовыгодного использования независимо проведенных разработок. Исследования проектно-поисковые - поисковые взаимодействия специалистов при анализе проектных концепций. Исследования экспертно-поисковые - изучение тенденций, корректировка моделей ситуаций, установление степени адекватности моделируемых явлений предполагаемым реальностям. Доктрина - система ориентирующих взглядов на перспективу, характерных для каждого времени. Стратегия - условия, обеспечивающие выполнение оптимизационных действий по выбранному направлению, исходя из технических требований.

Рисунок 7 Проектные интриги - многообразие компоновочных решений.

Рисунок 8. Конкуренты - «Перспективные» разработки США и Японии!?

Координация - организация, контроль, управление различными и, в том числе логическими связями. Спиральные принципы исследований - анализ и переосмысление результатов ранее проведенных разработок на новых «витках» проектно-поисковых исследований. Сценарии и ситуации - модельные импровизации проектного поиска. Состояние - характеристика эволюции объекта как итерационно согласуемый отклик на изменения в подсистемах. Эволюционная перспектива - оптимистические уровни значений определяющих характеристик объектов и проектов, расширяющих их возможности, к которым они должны приближаться в процессе эволюции. Отображения - эволюционная перспектива взаимодействующих объектов. Корневые объекты - варианты таких систем, опыт разработок которых может быть использован для решения других проектно-конструкторских задач. Исходная интегральная информация - определяющие параметры и характеристики научно технических достижений. Промежуточная координирующая информация - характеристика обратных связей в различных интерактивных циклах исследований. Обобщающая итоговая информация - форма хранения накопленного проектного опыта и адресного использования результатов поисковых исследований.

аэрокосмический консолидированный специалист

Расширение возможностей - Работа в поле неопределенности

Разработана система программ - сценариев предназначенная для формирования поля интересов головных организаций и осуществления проектно-поисковых исследований в границах и вне границ этого поля интересов (Рис. 9).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 9. Проектная перспектива из поля неопределенности

Граница поля интересов и точка зрения (угол интересов на Рис.9) на перспективу формируется генеральными и ведущими специалистами, исходя из направлений предполагаемых реализаций своих изделий и информации о научно-технических, фундаментальных, проектно-конструкторских, технологических достижениях и разработках, как российских так и зарубежных, которые предполагаются внедрить в головной организации для решения директивных целей и задач. Однако объективно существуют такие разработки и достижения, полезность которых, в силу разных причин, для головной организации могут быть не очевидными.

Поле разработок, очевидность которых не доказана, представлено на Рис. 9, как поле неопределенности для головной организации. В условиях жесткой конкуренции за рынки сбыта своих изделий головные организации стремятся к постоянному расширению своего поля интересов. Изучение скрытых возможностей научно-технических достижений на стыке интересов и в интересах различных головных организаций осуществляется с использованием программ - сценариев проектно-поисковых исследований. Они в разное время развивались в интересах различных головных организаций. Проектно-поисковые программы - сценарии являются отображением путей и направлений исследований (изломы связей на Рис.9), которые изменялись в разное время, в зависимости от изменения взглядов (доктрин) на Российскую стратегическую авиационную, ракетную и космическую перспективу.

Рисунок 10. Экзотическая экспертная интрига - сценарий, как тренинг перспектив.

Направления исследований, изломы связей между программами - сценариями представлены на Рис.1, Рис.3, Рис.4 и Рис.9: ракетные комплексы, атмосферные сверхтяжелые аппараты, космические инфраструктуры, системы космического и аэрокосмического перехватывания; космический и аэрокосмический конвейер.

Для учета взглядов и интересов специалистов из разных отраслей и разных головных организаций разработан метод взаимного ориентирования взаимно охватываемых итерационных циклов проектно-поисковых исследований. Для реализации этого метода между программами-сценариями предусматривается система узлов связей и совокупность сходящихся и расходящихся лучей - направлений проектно-поисковых исследований.

Лучи-направления проектно-поисковых исследований (относительно узлов связи) по форме образуют различные ромбовидные взаимно ориентирующие стрелки связей проектно-поисковых исследований. В узлах связей формируются логические и программно-логические структуры, которые открывают новые системно образующие направления использования накопленного научно-технического потенциала в интересах различных головных организаций

Экзотическая экспертная интрига - сценарий, как тренинг раскрытия более широких возможностей разрабатываемой техники (Рис.10)

Для изучения возможностей созданных двигателей и энергетических комплексов рассматриваются экзотические сценарии их возможного более широкого использования. Рассматривается сценарий освоения астероидного пояса, как материально сырьевой основы освоения и заселения околосолнечного пространства. В качестве корневой базы закладываются перспективные разработки различных стран, в частности России и США.

Рисунок 11 Радиационная перспектива - Электронная блокада радиации реактора.

1. А что будет если? Известная американская компания Ad Astra Rocket успешно проверила в вакуумной камере свой оригинальный "Магнитоплазменный двигатель с переменным удельным импульсом" (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket -- VASIMR), а точнее, - его самую крупную модификацию - VX-200.

Ad Astra Rocket строит богатые планы применения VASIMR в ряде проектов. VF-200-1 попробует поднимать орбиту международной станции, регулярно "проседающую" из-за слабого торможения в остатках атмосферы. На основе одного или нескольких VF-200-1, полагает компания, можно построить беспилотный грузовик, который будет переправлять большие грузы с низкой околоземной орбиты на окололунную. Питание эти движки получали бы от солнечных батарей.

2. Что делать? Для решения глобальных проектов необходима более совершенная структура всех взаимодействующих аппаратов. За счет использования электронных ячеек с лучшими ионизационными возможностями можно создать двигатели, энергетику и летательные аппараты с лучшими корневыми характеристиками (Рис.11 и Рис. 12)

Рисунок 12 Аэродинамика в перспективе - Поверхностная ионизация.

Заключение

Главный вопрос, который широко обсуждается Что делать?

· Проблемы, с которыми постоянно сталкивается российское общество, зачастую носят очень сложный не однозначный, а потому и угрожающий характер.

· Общество должно обладать таким практическим и разносторонним интеллектом, чтобы эффективно и коллегиально противостоять этим угрозам. В этих условиях необходимы специалисты, способные консолидировано действовать.

· Эту проблему можно решить только в коллегиальном взаимодействии Ученый - Учитель - Ученик.

· Главная задача консолидированного образования - подготовить таких специалистов, которые в будущем позволят избежать рисков нецелевого использования затраченных в прошлом или настоящем финансовых вложений на масштабную разработку.

Список литературы

1. Мерьков А.Ю., Куркин И.И. Энергетические, радиационные и радиотехнические перспективы электронных ячеек // Труды XXXVII академических чтений по космонавтике. Актуальные проблемы Российской космонавтики. Москва январь-февраль 2013 г.

2. Куркин И.И. Проблемное сопровождение учебного процесса Школа-ВУЗ-Ученый-Учитель-Ученик по консолидированному сценарию «Охрана аэрокосмических границ России и освоение космических горизонтов» // Сборник трудов «Космическое образование детей: проблемы и перспективы» / Московский городской Дворец детского и (юношеского) творчества. - М., 2013.

3. Kurkin I.I., Merkov A. Competing evolution of engines, power installations and mobile starting complexes under scenarios of atmospheric and space prospects // 63rd International Astronautical Congress 2012, Naples, Italy.

4. Мельников В.П., Бурдаков В.П., Куркин И.И. Анализ подходов к формированию обликов и тактико-технических требований к современным летательным аппаратам // Качинские чтения XV. Сборник статей. - М., 2011.

5. Куркин И.И. Проблемное сопровождение процессов обучения по научным сценариям аэрокосмических перспектив // Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах. Материалы XV Всероссийской конференции. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011.

6. Kurkin I.I., Merkov A. Innovational Stages of Development of a Space and Architecture of the Combined Hybrid Propulsion Power Installations // Space Propulsion 2008. May 5-8, ERAKLION Crete Greece.

7. Kurkin I.I. Space and aerospace conveyer and a system for design concept analysis / The Russian Academy of Sciences. Scientific council on complex problem “Methods of direct energy conversion”. March 24-25, 1999. - Moscow, IVTAN.

8. Kurkin I.I. Space and aerospace prospects of hypersonic objects under the scripts of cooperation // SMi. Linking Business with Information. Towards Mach 5: Hypersonic Flight. November 3-4, 1997. Euston Plaza Hotel, London.

9. Kurkin I.I., Sevruk D.D. Development of the infrastructure, and simulation of the energy series assemblies for solar space electric power stations // Space power systems for the Earth / The international publishing association. John Willey & Sons Ltd.; Praxis publishing Ltd., 1998.

Размещено на Allbest.ru