Ученые рассказали, как лучше строить здания из реголита на Луне

Будущие колонисты Луны столкнутся с непростой задачей. Им нужно будет научиться возводить постройки на лунной поверхности из реголита. Ведь с Земли «кирпичи и доски» доставлять не будут из-за дороговизны перевозок. Исследователи давно доказали, что реголит можно превратить в необходимый строительный материал. Сегодня существует примерно 20 методов создания строительных компонентов из реголита. Группа ученых из Китая выяснила, какой из них наиболее эффективен.

Колонизация Луны невозможна без укрытий и временных жилищ, необходимых для защиты поселенцев от радиации, низких (до минус 170 градусов ночью) и высоких (до плюс 130 градусов днем) температур. В отличие от Земли, ее спутник лишен плотной атмосферы и магнитного поля, которые служат щитом для нашей планеты.

Чтобы на Луне возвести дома и другие постройки, нужны строительные компоненты, которые с Земли завозить сложно и дорого. Поэтому ученые предложили строить лунные базы из местного материала — реголита, которого там в достатке.

Лунный реголит отдаленно напоминает земной песок: он состоит из обломков лунных пород и минералов размером от нескольких микрометров до нескольких миллиметров в диаметре, стекол, фрагментов метеоритов. Реголит образовался из-за нескольких факторов: резких перепадов температуры, выветривания, извержений, метеоритной бомбардировки. Метеориты врезались в лунную поверхность на протяжении миллиардов лет и разбивали минеральные породы в мельчайшие частицы или зернышки.

В химический состав реголита в основном входят оксид кремния (SiO), оксид железа (FeO), оксид алюминия (Al2O3) и некоторые другие вещества. Считается, что он уходит вглубь поверхности на 5-10 метров (кроме некоторых базальтовых равнин, где его толщина ниже).

Исследователи давно доказали, что реголит можно применять как строительный материал для возведения крупномасштабных сооружений. Для производства «кирпичей и досок» из реголита ученые разработали порядка 20 методов, которые имеют свои особенности и недостатки. Во всех этих методах используют различные источники энергии и добавки, разные условия, в которых происходят «приготовления», а также разную продолжительность. Но у них общая цель — добиться затвердевания реголита, то есть на выходе получить прочный и твердый материал.

Команда китайских инженеров под руководством Пенг Фенга (Peng Feng) из Университета Цинхуа изучила все доступные на сегодня способы получения строительных материалов из реголита, описала их минусы и плюсы, а также выявила наиболее эффективные из них. Результаты работы опубликованы в журнале Engineering.

В зависимости от технических особенностей каждого метода, химических процессов, участвующих в получении готового продукта, Фенг и его коллеги разделили все имеющиеся методы на четыре категории:

— Метод реакционного затвердевания (reaction solidification). Процесс чем-то напоминает получение бетона. Частицы реголита соединяются друг с другом посредством реакции с добавками — другими химическими соединениями. Эти соединения нужно будет доставить на Луну. В результате такого процесса образуется твердый материал, в котором реголит составляет 60-95 процентов от общей смеси.

— Метод спекания/плавления (sintering/melting). Предполагает плавление реголита под воздействием высоких температур. Этот способ позволяет получить твердый материал, состоящий полностью из реголита. Однако для его получения потребуется температура свыше 1000 градусов Цельсия, что само по себе может создать трудности и проблемы с энергоснабжением и эксплуатацией оборудования на поверхности Луны.

— Метод связующего затвердевания (bonding solidification). Процесс предполагает использование связующего вещества для «склеивания» частиц реголита. Как и в первом случае (реакционное затвердевание), на выходе получается продукт, содержащий от 65 до 95 процентов реголита. Такой метод требует более низких температур, чем плавление, что делает его безопаснее.

Кроме того, производство реголита этим способом занимает гораздо меньше времени, чем при реакционном затвердевании.

— Метод удержания (confinement). Используется специальная ткань для «удержания» частиц реголита, которая их «скрепляет», при этом какие-либо дополнительные химические связи между частицами не образуются, в отличие от других методов. В результате появляется «реголитовый мешок», который на 99 процентов состоит из реголита. Этот метод требует относительно низких температур и времени, а сформированные компоненты обладают преимуществами при растяжении. Однако такой материал может быть недостаточно прочным.

Фенг и его коллеги разработали количественный метод оценки 8IMEM, основанный на восьми показателях и системе баллов, чтобы понять, какой из четырех способов получения реголита наиболее эффективный. Исследователи учитывали стоимость каждого способа, производительность, безопасность, энергопотребление и потребность в ресурсах.

Метод изоляции («реголитовый мешок») получил наибольшее количество баллов по системе команды Фенга. То есть, по мнению специалистов, из всех четырех способов он оказался самым лучшим — не только наиболее эффективным, но более безопасным и экономически выгодным. Эта технология требует меньшего количества материалов, оборудования и энергии, а также позволяет получить достаточно крупные строительные компоненты, необходимые для возведения помещений на Луне.

По мнению ученых, результаты их исследования помогут в будущем подобрать правильный метод строительства лунных баз и станут практическим пособием для первых колонистов.

Ключевую технологию для передачи энергии с космических электростанций на Землю испытали в Британии

Проекты космических электростанций сталкиваются с целым спектром инженерных трудностей. Одна из них — передача энергии, собранной солнечными панелями на геостационарной орбите, на Землю. Британская компания Space Solar не только предложила лаконичное техническое решение, но и провела успешные испытания его уменьшенного прототипа.

На первый взгляд в идее солнечной электростанции, которая транслирует энергию на Землю, нет ничего технически невыполнимого. Берем фотоэлементы, собираем из них огромную батарею, соединяем с микроволновым излучателем — и отправляем на геостационарную околоземную орбиту (ГСО). Ракета только побольше нужна, да надежные раскладывающиеся фермы, чтобы поддерживать колоссальные площади панелей. Вроде бы просто, но дьявол кроется в мелочах.

Например, спутник на ГСО лишь выглядит намертво «зависшим» для наблюдателя с Земли. Он по-прежнему движется по орбите вокруг планеты. А значит, чтобы его панели были всегда обращены к Солнцу, ему необходимо вращаться. При этом излучатель микроволновых радиоволн должен сохранять ориентацию на Землю, иначе какой смысл во всей затее. Проще говоря, антенну для передачи энергии нужно закреплять на шарнире. Беда в том, что любая механика очень плохо показывает себя в условиях открытого космоса, и сделать ее надежной крайне трудно.

Стартап Space Solar из Великобритании решил эту проблему радикально. Она создала новый излучатель, способный непрерывно фокусировать радиолуч в любом направлении. В недавнем пресс-релизе на своем сайте компания рассказала об испытаниях прототипа такого устройства. Тесты проводили в лаборатории Университета Квинс в Белфасте. Разработка подтвердила работоспособность концепции, радиолуч попадал в цель вне зависимости от ориентации излучателя, при этом его характеристики (точность позиционирования, диаметр) всегда находились в требуемом диапазоне.

Инновационный излучатель называется Harrier, в лаборатории испытали его уменьшенный вариант диаметром 50 сантиметров. Финальный проект подразумевает создание антенны диаметром 1,7 километра, способной передавать гигаватты энергии из космоса на Землю. Кроме того, Space Solar планирует использовать свою разработку и в наземных устройствах.

Детали технологии, а также мощность испытанного устройства не раскрываются. Насколько можно судить по опубликованным компанией фотографиям, Harrier представляет собой активную фазированную решетку сложной формы, размещенную на сплющенной цилиндрической ферме. Такая конструкция подразумевает круговой «обзор» радиолуча на 360 градусов, но не сферический — сверху и снизу цилиндра неизбежны мертвые зоны.

От того, насколько точно Harrier сможет формировать луч, зависит не только эффективность перспективной космической электростанции, но и ее безопасность. Мало кому захочется, чтобы гигаватты энергии промахнулись мимо приемной антенны на Земле.

В своем пресс-релизе Space Solar сообщила мало подробностей, лишь поделилась успехом испытаний. Однако за проектом пристально следит космическое агентство Великобритании, его представитель присутствовал на тесте прототипа. Можно предположить, что Harrier соответствует минимальным требованиям к безопасности будущего изделия.

NASA планирует бороться с лунной пылью электродинамической метлой

Инженеры Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США предложили способ, который поможет будущим колонизаторам Луны и их технике противостоять опасной лунной пыли. Речь идет об электродинамическом пылезащитном экране, чем-то напоминающем работу метлы.

К концу десятилетия американцы собираются снова высадиться на Луну. Астронавты попытаются сделать это во время третьей миссии программы Artemis («Артемида»). После 2030 года на поверхности земного спутника NASA планирует построить лунную базу (все та же программа «Артемида») и там обосноваться. Однако, прежде чем воплотить в жизнь такие идеи, инженерам необходимо решить проблему лунной пыли.

У Луны нет магнитного поля, которое защищало бы ее от метеоритов. Поэтому поверхность там постоянно бомбардируют метеориты, даже относительно маленькие. Миллионы лет эти микрометеориты ударяются о поверхность, раскаляют и разбивают минеральные породы в мельчайшие частицы (пыль), до нескольких микрометров в диаметре.

Поскольку на Селене нет ни кислорода, ни ветра, ни дождей, ни рек (полноценная атмосфера там отсутствует), эти частицы «не изнашиваются» и не растворяются, из-за чего имеют острые, похожие на стекло, грани, которые делают их чрезвычайно абразивными. Иными словами, на Луне колонизаторы столкнутся с облаками острых осколков, способных повредить не только оборудование и технику, но и скафандры, даже проникнуть внутрь них.

Напомним, в 1970-х годах, во время полетов американцев на Луну, такая проблема уже возникала: скафандры начинали понемногу терять герметичность после первого выхода, пыль наводнила посадочный модуль и создавала затруднения с дыханием у астронавтов.

Кроме того, чрезвычайная «сухость» на Луне и постоянное космическое излучение создают электростатический заряд на частицах, поэтому они прилипают к скафандрам, ботинкам, солнечным батареям и приборам. На поверхности приборов, покрытых пылью, резко возрастает поглощение солнечного излучения, это может обернуться перегревом.

Инженеры NASA и других космических агентств, в том числе частных компаний, давно пытаются найти способ, который помог бы разрешить проблему лунной пыли. Накануне специалисты американского космического агентства рассказали о своей технологии Electrodynamic Dust Shield (EDS), позволяющей обезопасить астронавтов и их технику от влияния пыли.

В EDS используются прозрачные электроды для создания электрического поля, которое движется как волна. Это создает неравномерное поле вокруг статически заряженных пылинок, которое заставляет частицы двигаться так, будто их метет невидимая метла. EDS может поднимать и удалять статически заряженные частицы с поверхностей различных предметов — от радиаторов, солнечных панелей и объективов камер до скафандров, ботинок и шлемов.

Специалисты NASA протестировали свою технологию в вакуумной камере с имитацией лунной пыли, а после отправили на МКС для испытаний на орбите. Отметим, что EDS уже применяли в полевых условиях — во время миссии IM-1 по доставке посадочного модуля Nova-C на поверхность Луны. Эта технология защищала от пыли линзы отделяемой камеры EagleCam, которая была успешно сброшена с посадочного аппарата Odysseus частной американской компании Intuitive Machines.

В NASA надеются, что после всех испытаний EDS можно будет применять в пилотируемых миссиях программы «Артемида» для защиты приборов и скафандров астронавтов. В агентстве подчеркнули, что эта технология годится не только для использования вне среды обитания, но и внутри баз, машин и другой техники. По мнению ряда специалистов, EDS пока лучшее, что есть у ученых для борьбы с лунной пылью.

Космические силы США планируют провести первые военные учения на орбите

Пентагон собирается отработать в космосе сценарий по быстрому развертыванию спутниковой орбитальной группировки в ответ на угрозу, исходящую от космических аппаратов потенциального противника. Во время учений американские военные задействуют два спутника, которые специально для этой миссии разработают частные аэрокосмические компании. Таким образом Соединенные Штаты хотят не только «подать сигнал» другим странам, что смогут быстро противостоять «агрессии на орбите», но и показать, как именно они будут это делать.

В последние годы некоторые крупные державы, среди которых США и Россия, намекают, пусть и не открыто, о своих намерениях использовать космос в военных целях и пытаются всячески нарастить «космическую мощь». Они не говорят о прямом размещении оружия в космосе (это запрещено договорами), но вот боевые системы, способные действовать на спутники, эти страны разрабатывают и даже ставят на вооружение. Среди такого оружия — специальные системы для глушения GPS, лазеры, способные нарушить работу спутников, противоспутниковые ракеты, спутники-шпионы, оружие, оказывающее ослепительное воздействие на космические аппараты. Многие эксперты уверены, что, скорее всего, в будущих конфликтах космос станет главным полем битвы.

Такая космическая гонка вооружений, если ее так можно назвать, постоянно «повышает градус» угроз, что, в свою очередь, заставляет военных параллельно искать и способы быстрого реагирования на эти вызовы. Один из вариантов — создание военного спутникового флота, который сможет защитить ценные аппараты на орбите. Но, прежде чем такой флот задействовать, его необходимо испытать в реальных условиях.

Космические силы США на днях объявили, что собираются провести первые военные учения в космосе, которые призваны показать, как Пентагон собирается противостоять «агрессии на орбите».

Во время учений, получивших название Victus Haze, военные «отработают реалистичный сценарий быстрого реагирования на угрозы в космосе». В них задействуют два космических аппарата, созданных частными аэрокосмическими компаниями Rocket Lab и True Anomaly. Первый аппарат сыграет на орбите роль «защитника», второй — «подозрительного объекта», выдаваемого за спутник потенциального противника, такого как Китай или Россия. Пентагон уже подписал контракт с этими компаниями на разработку аппаратов на сумму 32 миллиона и 30 миллионов долларов соответственно.

Согласно плану, когда учения начнутся, первой об этом уведомят True Anomaly, которая должна будет собрать полезную нагрузку и вывести ее на целевую орбиту за 12-84 часа. Скорее всего, для этого компания воспользуется ракетой SpaceX Falcon 9. Вероятно, аппарат True Anomaly, который будет размером с большой холодильник, интегрируют в некую общую полезную нагрузку. То есть SpaceX не будет выводить на орбиту специально один спутник. Старт миссии состоится либо с космодрома на мысе Канаверал во Флориде, либо с базы Военно-космических сил Ванденберг в Калифорнии.

После этого запуска Космические силы оповестят Rocket Lab о начале их части миссии. Компания должна будет за 24 часа собрать свой аппарат, аналогичный по размеру True Anomaly, и вывести на целевую орбиту. Rocket Lab сделает это с помощью своей ракеты-носителя сверхлегкого класса Electron с космодрома в Новой Зеландии или в Вирджинии.

Когда аппарат Rocket Lab окажется на орбите, он сразу начнет вести наблюдения за «подозрительным объектом» (спутником True Anomaly), который будет чрезвычайно маневренным. Он сможет близко приближаться к «защитнику», отдаляться от него, а также совершать «необычные и неожиданные действия», но какие именно, в заявлении Космических сил не говорится. Отметим, что таким же маневренным будет сам «защитник».

Задача аппарата Rocket Lab — тщательно изучить «подозрительный объект», то есть определить, что он представляет собой, а в случае нападения дать отпор. Опять же, какие именно защитные действия сможет предпринять спутник Rocket Lab, в заявлении Космических сил не сообщается.

Аппараты частных аэрокосмических компаний будут готовы не раньше осени 2025 года, значит, учения с большой долей вероятности состоятся в конце 2025 года.

Миссия Victus Haze — часть программы Tactically Responsive Space (TacRS) по разработке более маневренных космических систем, которые можно быстро отправить на орбиту. В 2023 году, во время реализации этой программы, американские Космические силы вместе с частной космической компанией Firefly Aerospace запустили миссию Victus Nox, показав, что Соединенные Штаты способны подготовиться к запуску и вывести полезную нагрузку менее чем за 60 часов с момента возникновения необходимости.

Firefly Aerospace собрала и успешно запустила космический аппарат на своей ракете-носителе малого класса Firefly Alpha через 27 часов после получения сигнала о начале миссии от Космических сил. Это достаточно неплохое достижение в отрасли, где на создание спутников тратят годы, а на планирование и подготовку пуска ракет уходят недели или месяцы.

Иными словами, Пентагон работает над тем, чтобы ответ на реальную угрозу потери американского спутника был быстрым и эффективным.

ЕКА перезапустило программу ExoMars. Без России

Последние два года проект ExoMars находился в подвешенном состоянии. С одной стороны, Европейское космическое агентство обещало найти ресурсы на переформатирование миссии ровера «Розалинд Франклин», ведь без российского участия марсоход лишился посадочной платформы. С другой — на это нужны немалые средства и время. Наконец, ЕКА определилось со всеми нюансами и заключило контракт на выполнение необходимых работ. Миссия заметно подорожала и задержится еще на несколько лет.

Консорциум аэрокосмических предприятий со всего мира под руководством Thales Alenia Space получил контракт на 522 миллиона евро (примерно 567 миллионов долларов, или 52 миллиарда рублей). Эти средства будут поступать несколькими траншами на протяжении следующих четырех лет. Предполагается, что в рамках контракта будут выполнены все работы, необходимые для успешной реализации второго этапа программы ExoMars — отправки ровера на Марс.

Может показаться, что сумма большая, однако в нее нужно «уместить» сразу несколько важнейших проектов. В первую очередь требуется новая посадочная платформа вместо российской. Она будет проще, лишена научных приборов, срок службы составит всего несколько дней после посадки. Часть уже созданного для «Казачка» европейского оборудования удастся применить как есть или с минимальными изменениями. Но в любом случае это сложная задача. Фактически именно из-за разработки нового посадочного модуля миссия ровера ExoMars «Розалинд Франклин» задерживается минимум на четыре года.

Вторая существенная статья расходов — поддержание всего уже созданного для миссии оборудования в исправном состоянии. Отмена сотрудничества по второму этапу программы ExoMars между ЕКА и «Роскосмосом» произошла в начале 2022 года, а запуск планировался осенью. То есть марсоход, перелетная ступень и посадочный модуль вовсю готовились к старту. Когда стало известно, что полет отменяется, Thales Alenia Space с партнерами занялась консервацией оборудования — эти затраты тоже нужно оплатить «задним числом».

Но этим необходимые работы не ограничиваются. Все готовые к миссии агрегаты необходимо проверить, перевести из предстартового или временно законсервированного состояния в соответствующее длительному хранению, оценить долговечность каждого узла и при необходимости подготовить ресурсную замену. Чтобы через четыре года, если разработка новой посадочной платформы не задержится, можно было без проблем взять ровер с перелетным модулем и снова подготовить их к старту (а если задержится — оборудование спокойно хранилось бы дольше).

Кроме того, пока есть время на доработки, в конструкцию «Розалинд Франклин» внесут несколько небольших изменений. Например, добавят возможность наклонять солнечные панели, чтобы способствовать их очистке от пыли.

Отметим, что в 522 миллиона евро, выделенные ЕКА на воскрешение ExoMars, не входят пусковые услуги. Немалая доля вложений «Роскосмоса» в программу — предоставление ракет «Протон-М». Вместо российских носителей NASA предложило свои, но на какой конкретно ракете полетит «Розалинд Франклин», пока не совсем ясно. Кроме того, американское агентство предоставит радиоизотопные обогреватели и некоторую финансовую помощь проекту. На 2024 год США пообещали перечислить около 30 миллионов долларов.

Программа ExoMars зародилась в 2001 году как часть европейского проекта пилотируемых полетов к Марсу. До начала 2010-х в ее рамках планировалось широкое партнерство с США, однако из-за финансовых ограничений американское участие сократилось до нескольких инструментов на посадочных и орбитальных аппаратах. В 2013 году ЕКА подписало с «Роскосмосом» соглашение о полномасштабном партнерстве.

Первый этап ExoMars подразумевал отправку к Красной планете орбитального зонда Trace Gas Orbiter (TGO) и демонстратора технологий мягкой посадки Schiaparelli. Они стартовали в марте 2016 года, прибыли в октябре, TGO работает до сих пор, а вот мягкой посадки не получилось. Второй этап программы включал в себя полноценную посадочную платформу российской разработки («Казачок») и европейский марсоход («Розалинд Франклин»).

Первоначально их запуск планировали на 2018 год, затем его перенесли на 2020-й из-за неготовности части оборудования, потом на 2022-й — из-за неготовности программного обеспечения, недостаточности некоторых тестов и коронавирусных ограничений логистики. Теперь марсоход с новой упрощенной посадочной платформой стартует не ранее 2028 года.

Прототип китайского космического реактора мегаваттного класса прошел первые наземные испытания

Китайские ученые оценили свои возможности по реализации проекта перспективного космического ядерного реактора электрической мощностью полтора мегаватта. Это установка с жидкометаллическим теплоносителем и газовой турбиной, которая по массе и габаритам умещается на ракете-носителе среднего класса. Несколько прототипов ее критически важных узлов уже прошли успешные наземные испытания. Но многие необходимые технологии требуют либо международного участия, либо интенсивного финансирования для доработки.

Амбициозные проекты по освоению других планет и дальнего космоса еще на стадии предварительной проработки сталкиваются с огромной проблемой своих больших энергетических потребностей. Солнечные панели хороши, надежны и проверены временем, однако их удельная мощность мала. Международная космическая станция несет на себе 2,5 тысячи квадратных метров солнечных панелей, которые вырабатывают в среднем всего 120 киловатт электричества. Хватает для работы орбитальной лаборатории, но ни о каких высокоэффективных электрических двигательных установках речи и быть не может.

Для сравнительно быстрых пилотируемых полетов к другим планетам и тем более на окраины Солнечной системы альтернатив атомным реакторам фактически нет. Поэтому китайские физики-ядерщики работают над перспективными установками, способными обеспечить конкурентоспособность родной нации в новой космической гонке. Это очень сложная и дорогостоящая задача, прогресс в выполнении которой можно проследить по недавней публикации в рецензируемом журнале Scientia Sinica Technologica. Ее авторы — сотрудники полутора десятков ведущих научных организаций Поднебесной.

В статье рассматривается проект ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, газовой турбиной и системой охлаждения на основе теплотрубок. В качестве теплоносителя первого контура выступает литий, второго контура — гелий-ксеноновая смесь. Теплотрубки охладителя заправляются сплавом калия и ртути. Расчетная тепловая мощность — шесть мегаватт, электрическая — до полутора мегаватт нетто, еще 50 киловатт тратится на внутренние нужды реактора (насосы, подогреватели, система управления).

В разделе публикации с предварительными анализом существующих наработок в области аналогичных установок авторы объяснили, почему выбрали именно такую схему. Если вкратце, она оптимальна по соотношению удельной мощности, надежности и массы для выбранных задач и диапазона мощностей. Газофазные реакторы устроены проще (теплоноситель первого контура можно сразу направлять в газовую турбину), но требуют более тяжелого экранирования, а их рабочие температуры выше. Жидкометаллические реакторы с тепловыми трубками в первом контуре теплообмена обещают более высокую устойчивость к потенциальным отказам за счет простоты конструкции, однако удельная мощность такой установки будет существенно меньше.

По всем остальным основным узлам перспективной энергетической установки китайские ученые проводят похожий разбор. Наиболее интересен выбор теплоносителя первого контура — это не калий или натрий, обычные для жидкометаллических реакторов, а литий. Его удельная теплоемкость в несколько раз выше, вдобавок он остается жидким вплоть до температуры в 1615 градусов. А чем выше температура горячей части тепловой машины, тем выше ее эффективность при прочих равных.

Проблема только одна: таких реакторов еще никто не делал, есть некоторые наработки у США и Японии, но за пределы лабораторий они не выходили. Следовательно, специалистам из КНР предстоит решить множество сложнейших задач в области материаловедения.

Потенциальным трудностям в разработке посвящена большая часть статьи китайских ученых. Среди них:

• разработка вольфрамовых, рениевых и молибденовых сплавов, технологии изготовления металлических композитов из них для трубопроводов первого контура (а также методов обработки и сварки таких материалов);
• испытания и доводка сепаратора для отделения гелия от лития (он вырабатывается при облучении) в первом контуре, который должен работать в невесомости (ранее их испытывали только на Земле);
• создание материалов для лопаток газовой турбины, которой предстоит на протяжении десятилетий непрерывно работать при температуре 1500 градусов;
• отработка технологий изготовления углерод-углеродных композитов для основного радиатора системы охлаждения (в листах которого будут заключены теплотрубки);
• разработка уран-нитридного керамического ядерного топлива.

Особый акцент китайские ученые сделали на том, что эти, а также многие другие недостающие знания и технологии в той или иной степени получили развитие за рубежом. Авторы статьи выделили несколько направлений работы для национальных научно-исследовательских учреждений, требующих повышенного внимания и финансирования. Лишь тогда, по мнению исследователей, к 2035-2050 годам, когда и понадобится такой космический реактор, Китай будет им обладать. В противном случае страна рискует отстать от других участников космической гонки XXI века.

Немалая часть требующихся технологий уже отрабатывается. Например, недавно (когда именно — не сообщается) наземные испытания прошел прототип теплообменника между первым и вторым контурами будущего реактора. В тесте удалось проверить коррозиестойкий трубопровод для литиевого теплоносителя, электромагнитный насос и гелий-ксеноновую турбину. Доказательство работоспособности концепции получено, далее требуются усовершенствования, необходимые для полноценной работы установки длительное время.

Live: первый запуск тяжелой ракеты-носителя «Ангара-А5» с Восточного (Upd.)

На космодроме Восточный на Дальнем Востоке в Амурской области состоится запуск российской ракеты «Ангара-А5» с разгонным блоком «Орион» и испытательной полезной нагрузкой. Старт запланирован на 12:00 по московскому времени.

Первый пуск тяжелой «Ангары-А5» с космодрома Восточный, строительство которого завершилось менее 10 лет назад близ города Циолковский в Амурской области, должен состояться в 12:00 по московскому времени (18:00 — по местному) с площадки 1А. Ранее ракеты семейства «Ангара» запускали только с космодрома Плесецк в Архангельской области.

Трансляция начнется за час до старта. На этот раз «Ангара» будет нести разгонный блок «Орион» от РКК «Энергия» и испытательную полезную нагрузку (иными словами, ее макет). Таким образом, сегодняшний пуск станет началом летно-конструкторских испытаний космического ракетного комплекса «Амур» и летных испытаний «Ориона».

Согласно циклограмме выведения на орбиту, опубликованной на сайте «Роскосмоса», через три минуты и 34 секунды после старта отделится первая ступень «Ангары-А5», вторая — спустя пять минут 25 секунд. Через еще 14 секунд произойдет сброс створок головного обтекателя, а по прошествии 12 минут 26 секунд с момента пуска от третьей ступени ракеты отделится разгонный блок «Орион», который затем продолжит выводить полезную нагрузку на целевую орбиту.

Трехступенчатая «Ангара-А5» — первая тяжелая ракета-носитель, созданная в России после распада Советского Союза. Разработчиком и производителем выступил Государственный космический научно-производственный центр имени М. В. Хруничева, заказчиком — Министерство обороны. Сколько денег потратили на ее проект, точно не известно: по разным данным, сумма превышает 110 миллиардов рублей, а то и все 160 миллиардов.

Стартовая масса без головной части составляет 761 тонну, высота без нее же — 32,8 метра (с головной частью — 55,23 метра). В качестве горючего используют керосин, а окислителя — жидкий кислород, то есть экологически чистые компоненты.

Первый запуск тяжелой ракеты состоялся в декабре 2014 года, последний, третий по счету, — спустя семь лет, в конце 2021-го (во время всех испытаний полезная нагрузка была представлена макетом).

Тогда «Роскосмос» утверждал, что тесты «Ангары-А5» завершатся в 2022 году, а с 2023-го начнется серийное производство. Достаточно необычно, что в сегодняшнем запуске вновь используют имитатор полезной нагрузки, ведь предыдущие три раза сам носитель отработал штатно (правда, в одном из случаев подвел разгонный блок «Персей»).

В будущем с помощью ракет семейства «Ангара», куда входят как тяжелые, так и легкие носители, собираются выводить автоматические аппараты на околоземную орбиту, модули разрабатываемой Российской орбитальной станции и пилотируемый транспортный корабль нового поколения с экипажем.

Upd. Первый запуск российской тяжелой ракеты «Ангара-А5» с космодрома Восточный отменили за минуту до старта. Причину пока не назвали.

Upd-2. Как следует из трансляции «Роскосмоса», пуск перенесли как минимум на сутки.

Upd-3. Глава «Роскосмоса» Юрий Борисов сообщил, что автоматика остановила процесс подготовки к пуску «Ангары-А5». Причина — сбой системы наддува бака окислителя центрального блока. Новую попытку запуска назначили на 10 апреля, в 12:00 по Москве.

Upd-4. Запуск «Ангары-А5» с космодрома Восточный снова отменили. Объявлена стоянка на 24 часа.

Upd-5. Глава «Роскосмоса» Юрий Борисов уточнил, что вторую попытку старта отменили из-за сбоя в системе контроля запуска двигателя. Он также назвал перенос «рядовым явлением». Новая дата пуска — 11 апреля.

Upd-6. Госкомиссия разрешила провести третью попытку запуска ракеты «Ангара-А5» с космодрома Восточный 11 апреля. Старт запланирован на 12:00 по московскому времени.

Upd-7. Тяжелая ракета-носитель «Ангара-А5» с разгонным блоком «Орион» впервые стартовала с космодрома Восточный.

Upd-8. Разгонный блок «Орион» с макетом полезной нагрузки успешно отделился от третьей ступени ракеты «Ангара-А5». Он выведен на орбиту. Трансляция «Роскосмоса» завершилась.

Американский стартап создаст робота-прыгуна для исследования сложных участков на Луне

Частная космическая компания Intuitive Machines, которая недавно смогла посадить свой модуль «Одиссей» в южном приполярном регионе Луны, объявила о разработке нового аппарата. На этот раз инженеры компании создадут прыгающего робота для исследования постоянно затененных районов земного спутника и неровной поверхности, в том числе крутых склонов, кратеров и возвышенностей — сложных участков, которые в будущем инженеры могут использовать под строительство лунных баз.

Прежде чем люди отправятся заселять наш спутник, на его поверхности необходимо построить укрытие — причем в таком месте, которое будет отвечать целому ряду требований. Например, защищать от радиации, низких температур (в отличие от Земли, Луна лишена плотной атмосферы и магнитного поля, которые служат щитом для нашей планеты), обеспечивать базу электроэнергией и водой.

Ученые отдают предпочтение областям южного полюса Луны. Во-первых, там много затененных районов, содержащих большое количество льда, а значит, воды. Во-вторых, рядом с кратерами вечной тени есть области, в которых Солнце никогда не заходит, — так называемые пики вечного света. Эти районы позволят колонистам постоянно использовать солнечную энергию для питания жизненно важных систем.

Однако до начала строительных работ необходимо провести разведку местности, чтобы заранее обозначить опасные участки и обойти их стороной. С орбиты осуществить такую разведку непросто, но полную информацию могут предоставить наземные роботы, которые будут напрямую контактировать с лунной поверхностью.

В начале апреля американская частная космическая компания Intuitive Machines поделилась планами по созданию робота для исследования сложной местности на южном полюсе Луны — постоянно затененных регионов, неровных и глубоких объектов, кратеров и крутых склонов. Об этом представители компании рассказали на 55-й ежегодной конференции о Луне и планетах ( LPSC 2024), которая проходила в середине марта недалеко от Хьюстона (США).

Робот получил название South Pole Hopper. Он будет представлять собой небольшой полностью автономный аппарат массой 35 килограммов и высотой 70 сантиметров, оборудованный серией научных приборов. На поверхность Луны робот доставит посадочный модуль IM Nova-C, который также разрабатывает американский стартап.

В документе, представленном Intuitive Machines, описано несколько технических особенностей South Pole Hopper. В частности, там говорится, что аппарат будет иметь систему точной посадки и предотвращения опасных ситуаций (PLHA) — она заранее отображает участок лунной поверхности, вычисляет на нем опасные районы и направляет робота к безопасному месту. Робот сможет «садиться» на объекты с углом наклона до 10 градусов, а также передвигаться в условиях низкой освещенности.

South Pole Hopper будет поддерживать связь с Nova-C через систему LTE (беспроводная высокоскоростная передача данных). Она позволит роботу «общаться» с посадочным модулем, даже когда тот будет находиться вне поля зрения.

Для сбора данных робот будет использовать три основных научных инструмента:

— Две КМОП-матрицы (CMOS imaging systems), состоящие из набора светочувствительных пикселей, способных преобразовывать световую энергию в заряд, на основе которого формируется конечное изображение, полученное сенсором. Во время полета эти системы будут вести непрерывную стереосъемку и помогать в навигации. Снимки, полученные КМОП-матрицами, будут передаваться на Землю для анализа;

— Систему термоэлементных датчиков LRAD для измерения яркости реголита в инфракрасном диапазоне, а также поиска водяного льда;

— Нейтронный спектрометр PLWS для поиска водорода.

За время работы South Pole Hopper должен будет решить четыре важных задачи:

— Определить геологические свойства конкретного хребта на южном полюсе, в том числе внутри затененного района;

— Определить яркостные температуры поверхности некоторых областей, как частично освещенных солнечными лучами, так и лежащими в затененных районах;

— Изучить тепловую инерцию реголита в месте посадки;

— Определить, сколько водорода содержится в лунном грунте, в том числе в затененных областях.

Одна из самых примечательных особенностей South Pole Hopper — он сможет прыгать, причем полностью в автономном режиме и независимо от условий местности. Планируется, что робот сделает всего пять или шесть прыжков.

Первый — «вводный прыжок» на 20 метров в течение 24 часов после прилунения; он необходим, чтобы команда инженеров получила данные о техническом состоянии робота. Затем South Pole Hopper прыгнет на 100 метров. Этот прыжок будет скорее «демонстративным»: он должен показать, что такие прыгучие роботы, как South Pole Hopper, вполне подходят для исследования Луны.

Потом последует прыжок на 300 метров до края кратера Марстон (Marston crater) — части хребта, соединяющего кратеры Шеклтон и де Герлах (Shackleton — de Gerlache ridge). Далее — в сам кратер, в затененную область, а потом робот вернется к хребту. Если останется топливо, South Pole Hopper совершит шестой прыжок, во время которого аппарат исследует окрестности.

По словам инженеров Intuitive Machines, робот появится на свет в 2024 году, а на поверхности Луны окажется уже в ноябре-декабре этого года в случае успеха миссии.

Космический мусор с МКС, вероятно, упал на жилой дом во Флориде

Предмет, который буквально свалился с небес на крышу дома жителя Флориды, теперь изучает NASA, чтобы выяснить его происхождение. Если окажется, что «железка» действительно прилетела с МКС, с большой долей вероятности американское аэрокосмическое агентство и федеральное правительство ждет суд.

Несколько недель назад железный обломок массой почти два килограмма пробил крышу двухэтажного дома (и прошел через два этажа) Алехандро Отеро в Нейплсе в штате Флорида. Домашняя камера видеонаблюдения Nest зафиксировала сильный шум в 14:34 по местному времени. За пять минут до этого, то есть в 14:29, космическое командование США наблюдало за неконтролируемым входом в атмосферу фрагмента космического мусора с МКС. В то время объект двигался над Мексиканским заливом и направлялся на юго-запад Флориды.

К счастью, никто из обитателей дома не пострадал, но Отеро был нанесен имущественный ущерб «на тысячи долларов». Житель Флориды предположил, что обломок, свалившийся на его дом, представляет собой фрагмент космического мусора. Значит, по мнению домовладельца, «ответственные ведомства» должны возместить все «до копейки».

Сейчас железный обломок изучают специалисты NASA, чтобы выяснить его происхождение. Пока они никак не прокомментировали ситуацию. Если объект действительно принадлежит NASA, Отеро или его страховая компания могут подать иск против аэрокосмического агентства и федерального правительства. В таком случае эти ведомства ждут судебные разбирательства.

По мнению ряда экспертов, знакомых с ситуацией и чьи слова привело издание Ars Technica, фрагмент, упавший на дом Отеро, — часть отработанных никель-водородных аккумуляторов Expose Pallet 9 (EP9) от системы питания МКС.

Изначально NASA планировало вернуть эти батареи на японском космическом грузовике H-II Transfer Vehicle (HTV). Однако в 2021 году из-за серии задержек с кораблем HTV агентство приняло решение выбросить аккумуляторы за борт МКС с помощью роботизированной руки-манипулятора космической станции. Батареи занимали много места, которое было необходимо освободить под научную лабораторию.

Поддон с аккумуляторами общей массой 2,6 тонны «дрейфовал по орбите» в течение трех лет, пока аэродинамическое сопротивление, наконец, не вернуло его в атмосферу. В результате космический мусор совершил неконтролируемый вход в плотные слои атмосферы, где должен был сгореть. NASA намеренно приняло это решение после тщательного анализа и убедившись в безопасности такого полета.

Батареи Expose Pallet 9 стали самым массивным объектом, когда-либо сброшенным с МКС. Утилизация использованного или ненужного оборудования таким способом — обычная практика, поскольку зачастую эти системы практически полностью сгорают в атмосфере Земли, довольно редко от них остаются обломки, которые затем могут упасть на Землю. Если это и происходит, то в большинстве случаев фрагменты падают в океан.

Девятого марта представители NASA сообщили о входе в атмосферу поддона с батареями и о том, что он сгорел. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США отметило, что обломки космического мусора вряд ли достигнут поверхности Земли.

Однако некоторые эксперты в сфере космонавтики тогда не согласились с заявлением NASA. По мнению специалистов, от 20 до 40 процентов массы крупного космического объекта, отправленного на Землю, может достигнуть поверхности. Точное процентное соотношение зависит от конструкции, но никель-водородные аккумуляторы Expose Pallet 9 изготовлены из металлов высокой плотности, поэтому некоторые части батарей могли пережить «высокотемпературный апокалипсис» в атмосфере.

Европейское космическое агентство (ESA) также признало, что некоторые фрагменты мусора с МКС могут достигнуть поверхности Земли. Если NASA подтвердит, что обломок, который в марте 2024 года упал на дом Отеро, прилетел с МКС, это будет не первая такая ситуация, связанная с повреждением имущества в результате падения объекта с орбиты.

Люди, хоть и нечасто, но находят фрагменты космического мусора — обычно в полях или на берегу (их выбрасывают волны). Изредка случается, чтобы обломки упали на какую-либо конструкцию либо ранили человека. При падении космического мусора еще никто не погиб. По данным ESA, риск того, что в течение года космический мусор может травмировать человека, составляет менее одного случая на 100 миллиардов.

Тем не менее за всю историю космонавтики исследователи фиксировали несколько случаев повреждений частных владений, а также травм, причиненных объектами, упавшими с орбиты. Так, в 1969 году обломок советского космического корабля попал в небольшое японское судно у побережья Сибири, ранив пять человек. В 1997-м в плечо жительницы штата Оклахома Лотти Уильямс врезался небольшой кусок неизвестного материала, который впоследствии эксперты связали с обломком ступени американской ракеты-носителя Delta II. В 2003 году 30-сантиметровый металлический кронштейн с челнока «Колумбия» пробил крышу кабинета стоматолога в Техасе.

В 2020 году произошел неконтролируемый сход с орбиты ступени китайской ракеты «Чанчжэн-5». Ее обломки упали на поселение в африканской республике Кот-д’Ивуар. Никто не пострадал.

Российские астрономы предложили построить на Луне телескоп для изучения черных дыр

Астрокосмический центр Физического института имени П. Н. Лебедева (ФИАН) хочет объединить телескоп субтерагерцевого диапазона в приполярных областях Луны с наземным. За счет этого можно получить часть возможностей телескопа диаметром в 400 тысяч километров. Несмотря на кажущуюся здравость, у предложения есть серьезные слабые места.

Субтерагерцевым называют диапазон с длинами волн миллиметровой и субмиллиметровой длины (100-1000 гигагерц). В астрономии он считается крайне перспективным: в космосе веществ, поглощающих в этой части спектра, довольно мало, поэтому сигналы в нем распространяются по Вселенной в среднем заметно лучше. Даже с Земли удается получить неплохие данные: скажем, Телескоп горизонта событий смог получить изображения окрестностей черных дыр в центре нашей Галактики и в галактике M87. Проблема в том, что земная атмосфера поглощает такие волны довольно сильно.

Неудивительно, что Астрокосмический центр ФИАН активно работает над созданием космической обсерватории «Миллиметрон» («Спектр-М») 10-метрового диаметра. Ее планируют разместить в космосе, на расстоянии примерно 1,5 миллиона километров от Земли. За счет взаимодействия с наземными обсерваториями космическая обсерватория сможет дать эффект «виртуального телескопа» с диаметром 1,5 миллиона километров.

Однако при планировании «Миллиметрона» были приняты неверные решения: как и для российской космонавтики в целом, предполагалась максимально активная кооперация с другими странами. Систему для охлаждения телескопа до минус 250 с лишним градусов собирались импортировать, как и гетеродинный блок. Но, как и следовало ожидать, иностранные партнеры от участия отказались (кроме Китая, который сам не может сделать наиболее сложные блоки), поэтому в 2022 году было принято решение изготовить наиболее сложные блоки своими силами.

Хотя этому нельзя не порадоваться, ясно, что так запуск «Миллиметрона» задержится на несколько лет. Кроме того, на сегодня все еще не ясно, получится ли у российских исполнителей сделать систему охлаждения до минус 250 градусов (в идеале даже ниже) для космических условий, или придется ограничиться минус 220 градусами и, соответственно, меньшей чувствительностью телескопа.

В новой работе в журнале Cosmic Research ученые из Астрокосмического центра ФИАН рассмотрели несколько альтернативных концепций обсерваторий субтерагерцевого диапазона. О работе также сообщает сайт ФИАН. Помимо космического компонента класса «Миллиметрон», они изучают варианты наземной субтерагерцевой антенной решетки, то есть массива из малого диаметра. Другой вариант — телескоп на поверхности Луны.

Прототип решетки для отработки ключевых технологий будет состоять из трех-шести антенн диаметром от трех до пяти метров. Исходно его установят и протестируют в Пущинской радиоастрономической обсерватории. По завершении испытаний ученые предполагают создать на основе этого прототипа полноценную обсерваторию субтерагерцевого диапазона. В ее состав должны включить шесть полноповоротных антенн диаметром до восьми метров каждая и с качеством поверхности антенн приблизительно 40 микрон. Угловое разрешение получившегося инструмента достигнет 0,59’’ угловых секунд. Разместить антенную решетку планируют либо на локальном плато на горе Маяк в Дагестане (2352 метра), либо на пике Хулугайша в Саянах (3015 метров).

Но есть среди рассмотренных вариантов и куда более амбициозный: размещение сходного с наземным телескопа внутри одного из лунных кратеров приполярной вечной тени. Так называют кратеры на Луне, куда никогда не заглядывает солнце. На Земле или Марсе с Венерой таких мест нет, поскольку у них существенный наклон оси вращения (цикл «зима — лето»). Но у Луны наклон оси вращения радикально меньше, и примерно 300 кратеров там всегда затенены.

Ученые из Астрокосмического центра отметили, что нагрузка на системы охлаждения — пока что ахиллесову пяту российского «Миллиметрона» — в кратере вечной тьмы будет минимальной. Оценочно температура там в районе минус 220 градусов даже без дополнительного охлаждения. Есть надежда, что в подобных условиях даже умеренно продвинутые системы охлаждения смогут дать минус 250 градусов, необходимые для высокой чувствительности системы.

По словам авторов исследования, такая лунная антенная решетка, работая в паре с наземной сетью телескопов того же диапазона, позволит увидеть тени черных дыр с разрешением до 30 раз выше, чем у Телескопа горизонта событий. Это, разумеется, существенно продвинет понимание физики сверхмассивных черных дыр (и серьезно поможет в решении других астрономических вопросов).

Такой сценарий выглядит довольно здраво, но лишь если не учитывать ряд практических сложностей. Ключевая из них — лунный реголит. По опыту экспедиций программы «Аполлон» известно, что он быстро налипает на любые техногенные конструкции на Луне и очень плохо счищается. Пыль на чувствительных системах типа телескопов — огромная проблема, способная катастрофически уронить качество получаемых ими данных. Да, как уже писал Naked Science, приполярные области сложены вечной мерзлотой, что может снижать объем лунной пыли в кратерах вечной тьмы. Но насколько именно — на сегодня решительно неизвестно.

Вторая существенная проблема заключается в том, что в таком варианте проект из одного, пусть и непростого, космического аппарата превратится в набор из нескольких отдельно стоящих на Луне антенн. Им потребуется и более мощный источник энергоснабжения, а также передающий кабель от модуля с солнечными батареями вне кратера вечной тьмы до самого кратера. Такое нельзя будет реализовать без, по сути, альпинистских работ в лунных условиях. Учитывая, что скафандры для естественного спутника Земли весят больше центнера, подобные операции в них могут быть нереалистичны (до первых пилотируемых экспедиций в такие зоны это точно не узнать). Тем более такое недоступно роботам.

Авторы работы предложили вариант размещения радиотелескопов вне кратеров — в зонах, освещаемых солнцем, хотя и у полюсов. Однако в таком случае реализация охлаждения станет весьма проблематичной: за двухнедельные лунные сутки даже у полюсов открыто расположенные телескопы серьезно нагреет. Чем это лучше намного более компактного и менее материалоемкого «Миллиметрона» — неясно.

Наконец, вопросы вызывают и сроки реализации мегателескопа на Селене. У России на сегодня нет небумажных работ по лунной сверхтяжелой ракете. То есть ранее 2030-х пилотируемые полеты на Луну у нас не случатся (а без людей реализовать столь сложные конструкции вне Земли невозможно). К тому времени «Миллиметрон» явно будет радикально ближе к технической реализации, чем циклопический проект строительства Лунной антенной решетки. Возможно, понимая это, авторы статьи рассматривают и вариант с группой чисто космических телескопов — функциональных аналогов «Миллиметрона».

Китай тайком изменил орбиту лунных спутников, миссию которых признал провальной

В середине марта 2024 года запуск двух китайских спутников обернулся неудачей. Разгонный блок не смог обеспечить правильную траекторию, и полезная нагрузка до целевой орбиты не добралась. Официально миссию признали аварийной, но никаких подробностей о ее целях и ходе полета не сообщалось. Новые данные американской космической разведки показали, что аппараты точно не потеряны: они совершили маневр по изменению орбиты.

Портал SpaceNews сообщил, что, по данным 18-й эскадрильи космической обороны (18 SDS) Космических сил США, объект с международным идентификатором 2024-048A как минимум однажды изменил высоту своей орбиты с 525 x 132 577 километров на 971 x 225 193 километра в период с 14 по 26 марта. Этот объект ассоциирован с запуском ракеты-носителя «Чанчжэн-2C» 13 марта и по всем признакам является либо разгонным блоком (третьей ступенью), либо его полезной нагрузкой, закрепленной на адаптере, либо одним из двух спутников DRO-A и B, выступавших в качестве полезной нагрузки.

По всем признакам Китай предпринимает попытки выполнить хотя бы часть задач, поставленных перед неудачной миссией к Луне. Однако никаких подробностей об этих маневрах Поднебесная не сообщила, а маневров было не менее двух, ведь объект поднял не только апогей, но и перигей своей орбиты.

Важно отметить, что, как это часто бывает в случае с китайской космонавтикой, достоверно не известны цели, возможности и технические характеристики аппаратов DRO-A и B. Есть только косвенные признаки, по которым американские специалисты космической разведки могут сделать общие выводы.

Параметры старта носителя «Чанчжэн-2C» (CZ-2C) 13 марта похожи на запуск к Луне. По крайней мере Китай заявлял зоны закрытого воздушного пространства (регионы падения отработавших первой и второй ступеней), характерные для пуска либо к геостационарной орбите, либо на отлетную траекторию к Луне. Спустя несколько часов после запуска информационное агентство «Синьхуа», официальное государственное СМИ правительства Китайской Народной Республики, опубликовало короткую заметку о неудаче миссии ( китайский, английский). В ней говорилось, что разгонный блок «Юаньчжэн-1S» (YZ-1S) не смог точно вывести спутники DRO-A и DRO-B на целевую орбиту. При этом отмечалось: «в ближайшее время начнется работа по утилизации».

Фразу про утилизацию трудно интерпретировать иначе как сведение полезной нагрузки с орбиты в плотные слои земной атмосферы или ее перевод на орбиту захоронения. Судя по данным 18 SDS, отслеживаемый объект точно не собирается возвращаться домой и, наоборот, удаляется от Земли. Если 2024-048A — это оба спутника рядом, и у них достаточно энергетики, чтобы поднять свой апогей почти на 100 тысяч километров, то это слабо похоже на маневр захоронения.

Для перехода на дальнюю ретроградную окололунную орбиту (distant retrograde orbit, DRO) остается совсем немного. Точный перигей, с которого это возможно для 2024-048A, рассчитать трудно, но он находится в районе 320 тысяч километров от Земли. Чтобы поднять свою орбиту до этой высоты с 225 тысяч километров, нужно гораздо меньше топлива, чем потребовалось для предыдущего маневра. По всей видимости, китайские космические инженеры решили попробовать выжать максимум из спутников и протестировать их на максимально достижимом — в сложившихся условиях — удалении.

О том, какова задача DRO-A и B, можно судить только по уже исчезнувшей из открытого доступа публикации в китайском издании Journal of Deep Space Exploration ( архивная копия). В статье ученые предложили протестировать систему навигации в окололунном пространстве с помощью трех спутников: одного на низкой околоземной орбите и двух — на дальней ретроградной окололунной. Англоязычная аббревиатура этой орбиты (DRO) в названии спутников говорит сама за себя, а первый аппарат группировки (DRO-L) запустили в феврале 2024 года.

Неудачные результаты эксперимента с навигацией в окололунном пространстве не должны негативно повлиять на нынешнюю китайскую программу изучения и освоения Луны. Это скорее побочный проект, в случае успеха позволяющий несколько расширить возможности.

Всего через неделю после запуска DRO-A и B Китай отправил в полет аппарат «Цюэцяо-2» — спутник-ретранслятор и радиотелескоп для работы на высокоэллиптической окололунной орбите. Он будет транслировать сигналы миссии по забору грунта на обратной стороне Луны, которая запланирована позднее на 2024 год. Кроме того, «Цюэцяо-2» несет на борту несколько научных приборов. Пока что миссия идет полностью по плану.

Двигатели ракеты «Союз» с людьми на борту не включились впервые в истории

Ракета «Союз» 21 марта 2024 года должна была вывести в космос корабль с людьми, летящими на МКС. Однако вместо этого случилась автоматическая отмена старта на этапе обратного отсчета, первая в истории ракет такого типа. По какой-то причине вовремя не включились двигатели, что тоже относится к аномалиям, которые в случае этой ракеты (в пилотируемых полетах) ранее не наблюдались.

В 16:21:19 по московскому времени с Байконура должна была стартовать ракета «Союз-2.1а», выводящая на орбиту космический корабль «Союз МС-25». На нем к МКС планировали отправить трех человек — первую в истории представительницу Белоруссии в космосе Марину Василевскую, американку Трейси Дайсон и Олега Новицкого, космонавта «Роскосмоса». На пресс-конференции по случаю запуска глава российского космического ведомства пошутил, обращаясь к двум женщинам на борту: «Вы там за мужчиной приглядывайте. Чтобы он на все правильные кнопки нажимал».

По плану Новицкий и Василевская должны были провести на орбите 12 дней, а Трейси Дайсон — 186 дней. Теперь ясно, что они полетят не ранее субботы (через примерно 47 часов от отложенного старта), однако пока трудно сказать, насколько это изменит итоговое количество суток в космосе.

«Союз-2.1а» — носитель семейства Р-7. Исходную ракету семейства разработал Сергей Королёв, после первоначального периода испытательных полетов она отличалась исключительно высокой надежностью. Лишь в 2020-х годах ее обошла по числу безаварийных пусков подряд ракета Falcon 9 последней модификации.

Из одновременной трансляции запуска NASA следует, что за секунды до старта не включились двигатели «Союза-2.1а», хотя кабель-мачта, как заметно на видео, отошла от ракеты.

Это исключительно необычное событие. Дело в том, что двигатели ракет семейства Р-7 традиционно запускаются поджогом березовых палок (всего их 32 штуки). Официально такие палки называют пирозажигательным устройством, ими комплектуют многокамерные кислород-керосиновые двигатели РД-107/108 (по палке на каждую камеру сгорания).

Выглядит все это как деревянная Т-образная опора с парой пиротехнических шашек с подпружиненным контактом между ними. Когда при пуске подается команда «зажигание», шашки загораются (поджиг от электрозапалов), после чего перегорает провод подпружиненного контакта, пружина разжимает контакт, а электросистема ракеты открывает клапаны подачи топлива.

Это исключительно надежная система, в которой несрабатывание может произойти лишь по крайне ограниченному количеству причин. Например, шашка может не загореться от электрозапала. Такой инцидент произошел 12 марта 2016 года при запуске спутника «Ресурс-П № 3». Через сутки его попытались запустить снова на той же ракете, и все прошло благополучно (в этот раз шашка загорелась). Но в отличие от сегодняшнего происшествия, тогда речь шла не о пилотируемом полете.

Продуманная и простая конструкция березовых палок позволяет быстро заменить неисправные элементы системы зажигания (за считаные часы). Однако в сегодняшнем случае проблема, вероятно, не в самих шашках или палках.

Юрий Борисов назвал причиной отмены старта падение напряжения химического источника тока. Возможно, напряжение оказалось недостаточным для активации электрозапалов. Обычно на замену самих палок и шашек нужны всего сутки, но повторный старт отложили на 47 часов. Возможно, это связано со временем на замену и проверку химических источников электропитания.

Сравнивая с другими ракетами, систему зажигания «Союзов», как и всего семейства Р-7, принято оценивать весьма высоко. В отличие от известных проблем с системой зажигания «Сатурнов» в «Аполлон-6», в случае «королёвских» ракет серьезные проблемы с запуском двигателей предельно маловероятны.

У следующих поколений ракет, включая российские, системы зажигания будут уже другими (вероятно, лазерными), потому что «березовая» схема Королёва рассчитана на одноразовые носители и не может использоваться для повторного пуска двигателя, который так необходим многоразовым ракетам.

Upd.: согласно вновь поступившим данным, причиной отмены пуска стала просадка напряжения у химического источника тока, влиявшего на отход топливно-заправочной мачты от ракеты. Из-за этого ее отход прошел нештатно, отчего команда на зажигание двигателей и не была подана.

Upd.2: данные из первого апдейта были ошибочны, мачта отошла штатно, напряжение химического источника тока было недостаточном в одном из блоков самой ракеты.

Live: третья попытка запуска Starship в космос (Upd.)

Компания SpaceX сегодня планирует провести третье летное испытание своей транспортной системы Starship. Стартовое окно откроется в 15:00 по московскому времени.

Компания Илона Маска 14 марта предпримет третью попытку запуска в космос своей полностью многоразовой транспортной системы Starship. Старт должен состояться на Звездной базе близ населенного пункта Бока-Чика (штат Техас), хотя есть риск переноса на пятницу.

Прямая трансляция c площадки уже началась, но стартовое окно откроется в 07:00 по местному времени, или в 15:00 по Москве. Спустя 110 минут оно закроется.

В отличие от первых двух испытаний, которые провели в апреле и ноябре 2023 года (оба теста завершились взрывами), на этот раз после разделения с первой ступенью корабль Starship приводнится в Индийском океане, а не в Тихом. Согласно плану миссии, это произойдет примерно через 65 минут после запуска.

Starship — многоразовая 120-метровая двухступенчатая система, крупнейшая из когда-либо созданных. Она состоит из 70-метровой сверхтяжелой первой ступени Super Heavy и 50-метрового космического корабля Starship. В будущем эту систему хотят задействовать для доставки грузов и людей на низкую околоземную, солнечно-синхронную и геопереходную орбиты, а впоследствии — для полетов на Луну и Марс.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США планирует использовать транспортную систему компании SpaceX для возвращения человека на естественный спутник Земли: корабль Starship должен доставить астронавтов миссии Artemis III, запланированной на осень 2026 года, с находящегося на орбите корабля Orion на лунную поверхность и обратно. Поэтому от третьего испытательного запуска зависит многое, в том числе миллиардные контракты с NASA.

Основная цель сегодняшнего теста — впервые вывести Starship на орбиту. Кроме того, SpaceX попытается перекачать примерно 10 тонн топлива (жидкий кислород плюс жидкий метан) из одного бака в другой прямо во время полета. Этот подход пригодится в дальнейших миссиях, поскольку танкеры Starship собираются применять для перекачки топлива на орбите.

Upd. Старт перенесли на полчаса.

Upd-2. SpaceX уточнила, что запуск Starship сдвинули на 16:02 по московскому времени из-за лодок в запретной зоне.

Upd-3. SpaceX перенесла запуск на 16:25. Идет заправка системы.

В США провели первый испытательный полет гиперзвукового «Когтя» с двигателем

Американская компания Stratolaunch сообщила об успешном завершении летных испытаний прототипа гиперзвукового аппарата Talon-A, оснащенного ракетным двигателем. Во время беспилотного полета планер развил сверхзвуковую скорость.

Более 10 лет назад соучредитель корпорации Microsoft Пол Аллен (Paul Allen) основал аэрокосмическую компанию Stratolaunch. Она должна была оказывать услуги по доставке грузов в космос с помощью авиационно-космической системы «воздушного старта». Для этой цели в 2017 году построили двухфюзеляжный самолет Scaled Composites Model 351 (Stratolaunch Roc) с шестью двигателями и размахом крыла 117 метров. С самолета должен был осуществляться пуск орбитальных ракет Pegasus X, а также ракет собственной разработки.

Однако после смерти Аллена в 2018 году Stratolaunch продали частной инвестиционной компании Cerebus, и ее концепция поменялась. Теперь вместо орбитальных пусков компания сконцентрировалась на разработке гиперзвукового планера многоразового использования, способного развивать скорость в пять раз быстрее звука (М=5 ( число Маха), или 6150 километров в час).

Проект планера Talon-A («Коготь») впервые представили публике в 2021 году. Длина аппарата составила 8,5 метра, размах крыла — 3,4 метра, а стартовая масса — почти три тонны. Он сможет совершать длительные полеты на высоких скоростях и нести полезную нагрузку. Планируется, что аппарат можно будет запускать двумя способами: «воздушный старт» — из-под крыла самолета-носителя Scaled Composites Model 351 на крейсерской высоте 10 тысяч метров (самолет сможет за раз нести три аппарата Talon-A), либо он сможет подниматься в воздух самостоятельно со взлетно-посадочной полосы.

В 2022 году Stratolaunch провела летные испытания первого прототипа TA-0, присоединенного к пилону под центральной секцией крыла самолета-носителя. Через год прототип TA-0 впервые сбросили с крыла. Во время тестового полета аппарат был без двигателя. Испытание прошло успешно и подтвердило возможность безопасного отделения гиперзвукового планера от воздушной стартовой платформы.

На днях состоялись беспилотные испытания второго прототипа, но уже с жидкостным ракетным двигателем Hadley. Основные задачи тестового полета TA-1, который проходил над Тихим океаном, — выполнение безопасного пуска корабля с крыла самолета-носителя, зажигание двигателя, ускорение, устойчивый набор высоты и управляемая посадка на воду.

Руководители Stratolaunch в беседе с журналистами сообщили, что остались довольны полетом, так как все его цели были успешно достигнуты. Например, двигатель Hadley отработал запланированное время — около 200 секунд.

Правда, в компании отказались раскрыть подробности о максимальных скорости и высоте полета TA-1, сославшись на «пункт о неразглашении» в документе, подписанном с неустановленными заказчиками. Там лишь отметили, что аппарат развил сверхзвуковую скорость, близкую к гиперзвуковой.

Прототип гиперзвукового планера TA-1 одноразовый. Третий прототип, TA-2, будет уже многоразовым, он сможет садиться на взлетно-посадочную полосу. Летные испытания этой машины запланированы на вторую половину 2024 года. Кроме того, на этапе строительства находится еще один прототип, TA-3, тоже многоразовый. В компании работают над созданием и более крупного гиперзвукового аппарата Talon-Z, который сможет развивать скорость до М=10 (10 620 километров в час).

Гиперзвуковые планеры Talon-A будут оснащены жидкостным двигателем Hadley, разработанным частной американской аэрокосмической компанией Ursa Major Technologies. В качестве топлива в нем используют ракетный керосин и жидкий кислород. Тяга двигателя — пять тысяч фунтов (2268 килограмм-сила).

Для чего именно Stratolaunch разрабатывает гиперзвуковой планер, до конца не ясно. На профильных сайтах пишут, что аппарат «обеспечит широкий доступ к гиперзвуковым испытаниям, будет представлять собой надежный испытательный стенд для гиперзвуковых исследований и экспериментов, а также с его помощью можно будет оперативно проводить любые миссии».

Помимо этого, говорится, что Talon-A предоставит заказчикам возможность получать необходимую информацию в режиме реального времени. Бортовые приборы смогут собирать фундаментальные аэротермические данные, которые затем будут использованы для сравнения и калибровки инструментов прогнозирования. Еще планер сможет нести секретную полезную нагрузку, которую после полета «можно будет извлечь и проанализировать».

Среди потенциальных заказчиков Stratolaunch — Министерство обороны США, коммерческие организации и исследовательские институты. Компания уже заключила несколько контрактов с Исследовательской лабораторией ВВС США и Военно-морскими силами, в рамках которых предполагается проведение пяти испытаний Talon-A в интересах американских военных.

Отметим, что гиперзвуковой планер Talon-A, разрабатываемый частной американской аэрокосмической компанией Stratolaunch, не первый в своем роде. Похожий аппарат есть и у Франции, однако он предназначен только для военных целей.

В 2023 году французы впервые испытали управляемый боевой гиперзвуковой планер под названием V-MAX. В пресс-релизе говорилось, что аппарат «содержит множество бортовых технологических инноваций» и сможет развивать скорость более шести тысяч километров в час. Главное его применение — быстрые и неожиданные удары по противнику. При этом отмечается, что перехват V-MAX — весьма сложная задача: он сможет с высокой эффективностью преодолевать все перспективные системы противоракетной обороны.

Американский аппарат «Одиссей» закончит свою работу сегодня — так и не передав заметного объема данных

Из-за прилунения на бок антенны аппарата оказались направлены не туда, что крайне затруднило передачу им данных. Поэтому в первые несколько суток после посадки снимков от него не было. Теперь ситуация изменилась, хотя получить удалось только снимки с весьма низким разрешением. И все же разработчики надеются, что аппарату удастся передать и какой-то объем научных данных.

Автоматический посадочный аппарат «Одиссей» мягко прилунился 23 февраля 2024 года. Однако по пока не вполне понятным причинам он сделал это на бок. Поэтому сейчас на Луне сложилась уникальная ситуация: на обращенной к нам ее стороне находятся сразу два «кувыркнувшихся» работающих аппарата землян. Японский SLIM стоит «на голове», в то время как его американский коллега лежит на боку.

Вообще, исходя из сообщений Intuitive Machines, частной космической компании, создавшей «Одиссея», все могло быть гораздо хуже. Дело в том, что после наземных испытаний техник забыл активировать предохранитель, делающий штатные лазеры системы управления посадкой функциональными. От этого садиться пришлось с помощью импровизации — используя вместо штатных лазеров научную нагрузку уже для поверхности Селены.

Из-за этого разработчики поосторожничали и не выбросили перед посадкой чуть в сторону специальный съемочный модуль, который должен был впервые в истории снять посадку на другом небесном теле от третьего лица. В итоге сейчас совершенно не ясно, почему аппарат упал на бок. Разработчики утверждают, что все дело в его непогашенной боковой скорости в 3,2 километра в час, связанной с нештатным управлением посадкой. Однако в XX веке ряд аппаратов исследования Луны нормально садились и при такой непогашенной боковой скорости. Альтернативные возможные объяснения частичной неудачи посадки мы уже описывали ранее.

Однако теперь представители компании поделились новыми данными, способными прояснить проблему. Искусственный спутник Луны LRO от NASA смог снять «Одиссея» с орбиты. В итоге выяснилось, что точка посадки выдержана с высокой точностью. Прилунение действительно прошло в кратер Малаперт А, в точку с координатами 80,13° южной широты и 1,44°градуса восточной долготы, на высоте 2579 метров.

Наклон поверхности здесь оценивается в 12 градусов. Это довольно существенно, особенно с учетом не самой устойчивой формы аппарата (его аналоги из XX века имели куда более низкий центр тяжести). В таких условиях даже небольшая боковая скорость действительно могла привести к падению.

Остается вопрос, почему система посадки выбрала такой существенный уклон. Вероятный ответ на него таков: «Одиссей» имел первую в истории высадки на Луне полностью автономную систему управления посадкой. То есть решение о том, где прилуняться, принимала автоматическая система. Между тем еще в 1969 году, при первой высадке людей на Луне, автоматический выбор точки посадки едва не погубил лунный модуль с людьми, выбрав для прилунения район с крупными валунами. Получается, нечто подобное случилось и с «Одиссем» в наши дни. Только на борту не было астронавтов, способных перехватить управление и выбрать иное место посадки.

По новым данным, солнечные батареи «Одиссея» находятся под более невыгодным углом к Солнцу, чем ожидалось. Из-за этого его связь с Землей, предположительно, прекратится сегодня, 27 февраля 2024 года. Единственное изображение, переданное им с Луны за это время, имеет довольно низкое качество. Теоретически есть шансы на пробуждение после лунной ночи, как у японского аппарата SLIM, недавно неожиданно «ожившего». К сожалению, это не очень большая вероятность, поскольку радиоизотопного подогревателя на борту «Одиссея» нет. То есть его электроника ночью охладится до как минимум -170 по Цельсию, что может пагубно сказаться на ее работоспособности.

Хотя общее впечатление от первой за 52 года посадки американского аппарата на Луну может показаться смазанным тем, что он практически не успел передать ценных данных, на деле речь все равно идет о большом успехе. В XXI веке с первой попытки штатно посадить автоматический аппарат на Луне пока вышло только у китайцев. Первая попытка такого рода у израильтян, японцев, индийцев, русских («Луна-25») и американцев («Перегрин») закончилась полной неудачей. Вторая попытка у Японии и США принесла нештатное положение аппарата после посадки, весьма затрудняющее получение научных данных. Ясно, что даже простое мягкое прилунение, пусть и в нештатном положении на этом фоне, — существенное достижение.

К счастью, уже в этом десятилетии ситуация полностью изменится: Starship высадит на Луне пилотируемую экспедицию. Как Naked Science писал ранее, возможности людей в исследовании других небесных тел радикально превосходят возможности автоматов, поэтому пилотируемая высадка сможет дать несопоставимо больше важных научных данных по спорным вопросам, прямо затрагивающим пригодность Луны к освоению человеком.

Американский посадочный аппарат «Одиссей» прилунился на бок

Компания-разработчик утверждает, что, несмотря на опрокидывание набок, с аппаратом все в порядке. Правда, никаких картинок после прилунения она не предоставила. Это может говорить о том, что из-за некорректного положения аппарата он серьезно ограничен по возможностям отправки данных на Землю.

Как мы уже писали, 23 февраля 2024 года в 2.23 по Москве посадочный аппарат «Одиссей» частной американской компании Intuitive Machines добился автоматической мягкой посадки на Луну. Это стало историческим достижением: до того автоматическая посадка на Селену удавалась США в 1968 году, а ручная — в 1972 году. Садиться на спутник нашей планеты тяжело: первая же высадка людей на Луну не закончилась трагедией только потому, что астронавты отказались от автоматически выбранного района посадки, взяли управление на себя и прилунились слегка в другом месте.

В 2024 году японский посадочный аппарат SLIM показал, что и в XXI веке высадка на Луне сохраняет существенные риски даже для тех игроков, кто в принципе оказался на нее способен: он прилунился вверх ногами. На пресс-конференции Intuitive Machines, состоявшейся в ночь 24 февраля по Москве, представители компании признали, что имеют сходную проблему. Их «Одиссей» прилунился на бок.

Как это вышло — неясно. Представители компании полагают (но пока это только рабочая гипотеза), что причиной стала не полностью погашенная боковая скорость посадочного аппарата. По исходному замыслу она должна была быть нулевой, но на практике была примерно 3,2 километра в час, скорость медленно идущего пешехода. По предположению Intuitive Machines эта непогашенная скорость и привела к опрокидыванию аппарата.

На данном этапе, до получения дополнительной информации от аппарата, что потребует нескольких дней, трудно исключить и другие варианты (хотя они и менее вероятны). Одна из посадочных ног могла подломиться или же место посадки было выбрано некорректно. Если на нем были камни, это могло привести к тому, что одна из ног «села» на камень и создала опрокидывающий момент.

Неудачный выбор места прилунения мог быть связан с тем, что «Одиссей», в отличие от большинства аппаратов для посадки на Луну, имел полностью автономную систему посадки, а не осуществлял ее под дистанционным управлением. Компьютерному зрению даже в идеальных условиях сложно соперничать со способностью человека идентифицировать объекты (типа тех же крупных камней), а у «Одиссея» перед посадкой еще и возникли технические сложности с рядом камер и датчиков, из-за чего он использовал при посадке неосновной их набор.

Чисто теоретически возможен и третий сценарий: прилунение было на 80-м градусе южной широты, очень близко к южному полюсу. В этой части Луны поверхность во многом сложена вечной мерзлотой. Продукты сгорания топлива могли частично «подплавить» такую поверхность, что так же привело к неровной посадке. Впрочем, вероятность этого варианта невелика: двигатели «Одиссея» относительно слабые, им сложно обеспечить такой сценарий. В то же время для более мощных двигателей — например, как на Starship, который доставит американских астронавтов на Луну во второй половине 2020-х, — такой сценарий исключить сложнее.

Intuitive Machines утверждает, что с аппаратом, несмотря на не вполне удачную посадку, все в порядке: солнечные батареи получают энергию от Солнца, научные приборы смотрят вверх, антенна поддерживает связь с Землей. Но никаких фото от аппарата после момента посадки они пока не предоставили. Это может говорить о проблемах с пропускной способностью канала связи, обусловленных неверным углом расположения аппарата.

«Одиссей» не имеет радиоизотопного источника тепла, поэтому он вряд ли переживет лунную ночь, которая наступит менее, чем через декаду. Если до этого момента компания-разработчик не получит достаточного объема данных с прилунившегося аппарата, миссия пройдет ограниченно успешно. С высокой вероятностью, будущие миссии Intuitive Machines будут перенесены по срокам, чтобы попытаться учесть уроки этой посадки.

Аппарату землян впервые удалось сесть в южной приполярной зоне Луны

Новая успешная посадка позволила США не только вернуться на Селену после 52-летнего перерыва, но и впервые в истории земной космонавтики достичь зоны, близкой к южному полюсу Луны — результат, который СМИ недавно ошибочно приписывали индийскому посадочному аппарату.

Двадцать третьего февраля 2024 года, в 02:23 по московскому времени, аппарат «Одиссей» частной американской компании Intuitive Machines смог мягко прилуниться на 80 градусе южной широты Луны, ближе всего к ее южному полюсу изо всех земных аппаратов. При этом сразу после посадки сигнал был на какое-то время потерян, но затем связь восстановилась.

Сам посадочный модуль — это шестигранник, с солнечными батареями мощностью в 200 ватт. У него нет модуля внутреннего подогрева на двухнедельную лунную ночь, что делает его долгосрочную эксплуатацию на Луне маловероятной.

В отличие от всех ранее прилунявшихся аппаратов, перед посадкой «Одиссей» сбросил на поверхность Луны специальный микромодуль для съемки под названием EagleCam. Тот попытался, впервые в истории, записать посадку на Луне от третьего лица, и передать ее видео по Wi-Fi на сам модуль. Тот, в cвою очередь, передал видео на Землю.

Сам аппарат — глубокая переработка «Проекта Морфей», разработки NASA из 2010-х годов. От более ранних автоматов, садившихся на Луну, он принципиально отличается двигателями. Его VR900 использует жидкий кислород и метан — криогенные компоненты топлива, обычно избегаемые в межпланетных миссиях, поскольку они со временем улетучиваются в вакуум (топливо на основе гидразина в этом смысле надежнее). Однако метан и кислород слаботоксичны (а гидразин высокотоксичен), и работа с ними обходится дешевле. У двигателя нет питающего его турбонасоса: он сделал бы миссию дороже и менее надежной. Вместо этого топливо подается в VR900 наддувом из отдельной емкости со сжатым гелием.

Мягкое прилунение — задача исключительно сложная. В этом веке ее пытались реализовать около дюжины раз и в большинстве случаев неудачно. С первого раза все вышло только у Китая. Попытки посадки европейских, израильских, японских и российских аппаратов были неудачными: только один из японских аппаратов смог мягко прилуниться, но не смог после этого полноценно работать. Посадочный аппарат другой американской частной компании потерпел неудачу в январе 2024 года. Поэтому посадка «Одиссея» — крупный успех частной компании. Стоит отметить, что она планирует вторую посадку на Селену уже в 2024 году.

Общая исходная масса «Одиссея» — 1900 килограммов, из которых только 100 килограммов полезной нагрузки. Она включает более десятка инструментов, из которых полдюжины принадлежит NASA, а остальные — частным заказчикам. Инструменты на борту не могут эффективно определить наличие воды в грунте (нет нейтронного спектрометра), наиболее интересная нагрузка в этой миссии в основном ограничена камерами, а также экспериментальным модулем для обеспечения радиоретрансляции и навигации на Луне (отрабатывается для пилотируемых миссий).

Сравнительно новой технологией, которую планировали протестировать при прилунении, стало удаление пыли с помощью электрического поля. Ранее эту технологи испытали на борту МКС, но лунная пыль при посадке спускаемого аппарата имеет другую плотность и параметры, чем в тестах на МКС. Как Naked Science писал ранее, лунная пыль — крупная практическая проблема, из-за которой в полетах людей на Луну у них травило воздух из скафандров. Это не привело к трагическим последствиям из-за малой протяженности миссий. Новые миссии на Луну в перспективе подразумевают длительное пребывание там, что делает автоматическое удаление пыли весьма актуальным.

На основной части лунной поверхности верхние слои содержат немного воды. Водный лед в серьезных количествах здесь может быть только внутри лавовых трубок, огромных пещер, диаметром от сотен метров до километров. Хотя входы в них и выходят на лунную поверхность, исследовать их очень сложно, поскольку это фактически альпинистская задача, а существующие скафандры для Луны плохо подходят для подобных мероприятий. Еще хуже для них подходят автоматы.

В то же время приполярные области Селены ранее уже показали радарные отражения, указывающие на крупные поверхностные залежи водного льда в областях вечной тени, прикрытые лишь тонкой пылью. Как уже отмечал Naked Science, многие фото таких зон показывают ландшафты, типичные для районов земной вечной мерзлоты. Обнаружение воды на Луне имело бы большое теоретическое (так можно выяснить путь ее образования) и практическое (вода нужна для баз) значение. Однако до сих пор близ полюса никто не высаживался: земная наука осознала наличие здесь воды только в XXI веке, а большинство высадок на спутнике сделали полвека назад.

Аппарат «Одиссей» частной американской компании Intuitive Machines стал первым, высадившимся в этой зоне. Ранее СМИ приписывали это достижение индийскому посадочному модулю. Но «Чандраян-3» в августе 2023 года достиг лишь 69 градуса южной широты, а «Одиссей» прилунился в кратере Малаперт А диаметром 24 километра.

Он находится на 80-м градусе южной широты, то есть вдвое ближе к полюсу, чем точка посадки индийского аппарата. Зона этого кратера выбрана потому, что это, пожалуй, самое плоское из мест посадки у полюса: местность здесь намного более пересеченная, чем в более низких широтах. В районах с заметными уклонами у посадочных аппаратов могут быть неприятности. Японский посадочный аппарат SLIM, 19 января попытавшийся прилуниться на уклоне в 15 градусов, в итоге сделал это, из-за ошибки в работе двигателей, вверх ногами, что не дало ему полноценно работать.

К тому же кратер находится не так далеко от пятикилометровой горы Малаперт. У нее исключительно удачное местоположение: она находится в прямой видимости как от Земли, так и от кратера Шеклтон, на южном полюсе Луны.

оэтому ранее там предложили разместить радиоретранслятор, способный обеспечить радиосвязью пилотируемую экспедицию на южный полюс. Такая возможность рассматривается для американской лунной миссии «Артемида-III», которая состоится во второй половине 2020-х годов.

«Роскосмос» рассчитывает вернуть позиции на рынке пусков за счет многоразовой ракеты

Новое интервью Юрия Борисова, возглавляющего «Роскосмос», содержит немало весьма неожиданных и необычных тезисов. Более всего поражает идея, что за счет многоразовых и поэтому более дешевых носителей в 2020-х годах Россия рассчитывает вернуться на мировой рынок запусков. Также впервые на столь высоком уровне признали заимствование ряда подходов у Илона Маска.

По словам главы космического ведомства, Россия планирует пилотируемые полеты на Луну лишь после разработки сверхтяжелого носителя, который позволит создать лунную станцию. Однако, так как конкретных сроков по сверхтяжелому носителю Юрий Борисов не назвал, ясно, что такие полеты пока рассматривают как дело не очень определенного будущего.

Из интервью очевидно лишь то, что приступать к формированию сверхтяжелой ракеты в ведомстве планируют уже после создания «Амура-СПГ» — перспективного носителя среднего (и, возможно, в перспективе тяжелого) класса. Он будет резко отличаться от существующих ракет «Роскосмоса», поскольку в качестве топлива использует сжиженный природный газ, как Starship, и, аналогично носителям SpaceX, имеет много двигателей на первой ступени. Это необходимо, потому что ракетные двигатели плохо работают на низкой тяге, а чтобы посадить на хвост многоразовую ступень, тяга должна быть крайне мала (пустая ступень весит немного). Таким образом, концептуально «Амур-СПГ» — что-то вроде Falcon 9, только на метане.

«Если эта работа окажется удачной, мы надеемся, что сможем тиражировать ее и использовать конструкторские решения, заложенные в этой ракете, уже для сверхтяжелого носителя», — добавил Юрий Борисов. Как срок готовности «Амур-СПГ» он обозначил 2028 год, следовательно, о готовом сверхтяже в этом десятилетии речи не идет.

Значительный оптимизм вызывает позиция главы «Роскосмоса» по существующим ракетам. Он здраво отметил, что «семерку» (Королёвская Р-7, известная в наши дни как «Союзы» разных типов) надо менять и как раз на эту роль рассчитан «Амур-СПГ». Глава ведомства не видит как носитель будущего и «Ангару», называя ее уже немолодой разработкой. Это большой прогресс: как ранее отмечал Naked Science, «Ангара» как носитель не соответствует реалиям масковской эпохи и чем раньше «Роскосмос» уйдет от нее, тем лучше.

В отношении ядерных проектов «Роскосмоса» Борисов упомянул только «ядерную космическую энергетику» — речь может идти как о реакторе для ядерной двигательной установки, так и о реакторе для лунной базы. Сегодня работы по ядерной двигательной установке находятся в основном в бумажной фазе, но в любом случае «Роскосмос» разрабатывал ее не для пилотируемых полетов, поскольку для их обеспечения такие установки слишком слабы.

Другой момент, внушающий оптимизм: впервые на таком уровне признают сознательное заимствование решений компании SpaceX. Борисов рассказал, что при создании стартовой площадки для «Амура-СПГ» на космодроме Восточный используют подходы Илона Маска по резкому удешевлению и ускорению строительства стартовой площадки.

Однако есть и тезисы, вызывающие удивление: «Надеюсь, что где-то на рубеже 2028-2029 годов мы обновим парк ракет-носителей и сумеем восстановить свои позиции на мировом рынке пусковых услуг».

Бесспорно, ракета «Амур-СПГ» при адекватной реализации замысла за счет многоразовости будет дешевле любой предшествующей российской ракеты. Но в то же время она явно должна выводить килограмм полезной нагрузки дороже Starship, поскольку его планируют полностью многоразовым (а не только в отношении первой ступени). К тому же он намного крупнее, а чем крупнее космический носитель, тем ниже, при прочих равных, его удельные цены выведения.

Каким образом можно будет вернуться на мировой рынок запусков в 2028 году, если учесть, что к тому времени уже давно будет летать Starship, — понять крайне сложно.

Американские ВВС изучают возможности Starship по переброске военных грузов

Министерство обороны США считает целесообразным использование тяжелой транспортной системы Starship компании SpaceX, которую изначально разрабатывали для полетов на Луну и Марс, в качестве быстрого «доставщика» военных грузов в любую точку мира. Об этом рассказали военные на конференции по космической мобильности, проведенной Космическими силами в Орландо в начале февраля. Если носитель будет готов в ближайшее время, его первый тестовый «военный полет» может состояться уже в 2026 году.

У американских Космических сил есть программа, которая называется Rocket Cargo. За ее выполнение отвечает Исследовательская лаборатория ВВС США. Главная цель программы — поиск возможностей доставки военных грузов в любую точку мира менее чем за час. Военные ищут системы, которые могли бы доставить в заданную точку груз, по массе не меньше тех, что перевозит военно-транспортный самолет C-17 Globemaster III (78 тонн).

В качестве таких аппаратов американцы рассматривают тяжелые многоразовые носители, способные выполнить задачу в любых условиях. Единственный, у кого на сегодня есть ракеты, отвечающие требованиям Пентагона, — Илон Маск. Точнее, его компания SpaceX.

В 2022 году ВВС США и SpaceX заключили пятилетний контракт на сумму 102 миллиона долларов на «демонстрацию технологий и возможностей для перевозки военных грузов и гуманитарной помощи по всему миру посредством тяжелой ракеты».

Речь идет о многоразовой двухступенчатой системе Starship, состоящей из сверхтяжелой ракеты-носителя Super Heavy и космического корабля Starship. Правда, на февраль 2024 года она еще не готова. В конце месяца планируется третий испытательный полет, предыдущие два закончились неудачей.

Конечно, контракт предполагает не полную реализацию столь амбициозного проекта, а лишь демонстрацию принципиальной возможности доставки.

«Главная цель договоренности между государством и промышленностью — выяснить, чего конкретно можно достичь с помощью ракеты при использовании ее как грузового транспорта: каковы ее реальная вместимость, скорость и итоговая цена?» — объяснил Грегори Спанджерс (Gregory Spanjers), старший научный сотрудник Исследовательской лаборатории ВВС США.

Почему именно Starship? Илон Маск давно говорил, что, помимо экономичной доставки грузов и людей на низкую околоземную орбиту, Луну и Марс, эту систему можно будет применять как альтернативу авиалайнерам. Starship создавали с учетом того, что она сможет «превращаться» в суборбитальное гиперзвуковое судно для перевозки пассажиров между различными городами Земли.

То, что и нужно американским военным. Ведь в рамках своей программы Rocket Cargo они планируют использовать носитель для сброса контейнеров, которые должны пережить вход в атмосферу и при этом приземлиться в заданную точку.

Однако прежде чем приступить к выполнению плана, американскому Министерству обороны необходимо решить с SpaceX вопрос снижения стоимости запуска — это главная проблема. Илон Маск рассказал, что через два-три года после налаживания производства Starship стоимость ее пуска на низкую околоземную орбиту составит менее 10 миллионов долларов. Понятно, что в режиме «авиалайнера» эта цена будет ниже, но все равно остается внушительной и ляжет на плечи военных дополнительным грузом.

В начале февраля в городе Орландо состоялась конференция по космической мобильности, которую проводили Космические силы. На этой конференции военные сообщили, что решительно настроены на использование транспортной системы SpaceX и, чтобы проверить ее возможности, уже созданы макеты грузового отсека Starship.

Если SpaceX в ближайшее время подготовит систему и она успешно пройдет все испытания, первый тестовый «военный полет» может состояться уже через два года.

Возможность доставки военных грузов, а также морских пехотинцев на поле боя и к театру военных действий за счет ракет в Штатах начали изучать еще в 1960-х годах. Тогда для этих целей разрабатывали носитель Douglas Ithacus T-100. Предполагалось, что расчетная скорость ракеты составит 27 тысяч километров в час. Таким образом солдаты могли бы приступить к выполнению боевых задач в любой точке планеты в течение 45-50 минут после старта со своей базы.

Проект в силу технических причин было слишком тяжело реализовать, и от него решили отказаться. Несмотря на ряд преимуществ, он имел массу недостатков. Главный — сложность конструкции, которая не позволяла построить даже работоспособный прототип.

В лунном грунте впервые вырастили нут

Американские ученые провели ряд экспериментов по выращиванию нута в симуляции лунного реголита с использованием удобрений и арбускулярной микоризы. Результаты показали, что смесь помогает растениям цвести, тем не менее у всех образцов наблюдался дефицит хлорофилла.

Для покорения космоса недостаточно технологичных кораблей. Чтобы успешно колонизировать другие планеты, людям необходимо научиться производить ресурсы вне Земли, потому что пополнение запасов с родной планеты, вероятно, будет нерентабельным и сложным. Растения в космосе могут стать источником кислорода и питания для космонавтов, сокращая тем самым трату резервов продовольствия и увеличивая продолжительность полетов.

Naked Science рассказывал о том, что в лунном грунте с трудностями, но можно выращивать кресс-салат, а добавление некоторых штаммов почвенных бактерий заметно повышает урожайность культур, выращенных в лунном реголите.

Новое исследование, опубликованное на сайте bioRxiv, показало, что нут бараний (Cicer arietinum), культивируемый в симуляции лунного реголита, успешно выживает в течение двух недель. Такого результата удалось добиться благодаря регенерации грунта арбускулярными микоризными грибами и удобрениями.

Лунный реголит плохо удерживает воду, в нем отсутствует почвенный микробиом, необходимый для переработки питательных веществ и фиксации азота, без которого толком не могут развиваться растения. В опытах с симуляциями марсианского и лунного грунтов первый все время выигрывал с большим отрывом. Из-за этого скорость прорастания в такой среде гораздо ниже, чем, например, в марсианском реголите.

Чтобы использовать лунный грунт для выращивания культур, его нужно удобрять — подобные эксперименты проводят на симуляциях лунного реголита (ЛРС), повторяющих геохимию, минералогию и размер частиц исходного грунта. Американские исследователи решили улучшить свойства лунного грунта при помощи арбускулярной микоризы и вермикомпоста (ВК) — удобрения, богатого питательными веществами, минералами и микробиомом.

Арбускулярные грибы снижают биодоступность тяжелых металлов, предотвращая их поглощение растением-хозяином. Кроме того, они вырабатывают гломалин — гликопротеин, который связывает вместе минеральные частицы и делает грунт стабильнее.

Исследователи проводили эксперименты с выращиванием нута на ЛРС в течение 120 дней и при температуре около 23 градусов Цельсия. Нут выращивали в восьми контейнерах: одну половину обработали арубскулярными грибами, другую — нет. Образца были смешаны с вермикомпостом в разных пропорциях: 25% ВК + 75% ЛРС / 50% ВК + 50% ЛРС / 75% ВК + 25% ЛРС / 100% ЛРС.

В первую неделю ученые наблюдали уплотнение грунта, а на 16-й день проросли все семена. Увеличение состава ЛРС коррелировало с усилением признаков стресса — образец без вермикомпоста показал самый высокий рост на стадии прорастания. Прошлые исследования указывали, что такое поведение ведет к раннему старению растения. Исследователи объяснили это реакцией на стресс.

К десятой неделе группа, не обработанная микоризой, начала увядать, а обработанная — цвести. Этот нут жил в среднем на две недели дольше, чем растения, где концентрация ЛРС была 100% (они состарились). Полнозрелость культур наступила через 120 дней вместо обычных 100. Однако все растения показали признаки дефицита хлорофилла. Результат, как отметили ученые, говорит о том, что добавки арбускулярной микоризы и смесь лунного грунта с удобрением могут помочь в улучшении пригодности лунного реголита для произрастания растений.

«Новизна использования вермикультуры заключается в том, что все это можно делать в космосе, на космической станции или на Луне, что снижает потребность в миссиях по пополнению запасов», — сказала автор статьи Джессика А. Аткин.