Naked Scienceнет даты
Научно-популярное издание Naked Science

 
 
1. Двигатели ракеты «Союз» с людьми на борту не включились впервые в историиЧт, 21 мар[-/+]
Автор(?)
Ракета «Союз-2.1а» на стартовом столе / © РИА Новости

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».

© «Роскосмос»

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.

Слева направо: Трейси Дайсон, Олег Новицкий, Марина Василевская. После отмены старта только у последней не поднялся пульс. Некоторые подъем пульса у первых двух объясним: в истории российской космонавтики отмены старта с людьми на этапе обратного отсчета еще никогда не происходило / © NASA,Bill Ingalls

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.

Упомянутые березовая палки хорошо видны снизу ракет этого семейства / © Юрий Лозга

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.


2. Live: третья попытка запуска Starship в космос (Upd.)Чт, 14 мар[-/+]
Автор(?)
Starship — полностью многоразовая транспортная система / © SpaceX

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.

Прямая трансляция / © NASASpaceflight

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.


3. В США провели первый испытательный полет гиперзвукового «Когтя» с двигателемПн, 11 мар[-/+]
Автор(?)
Самолет-носитель Scaled Composites Model 351 с прототипом гиперзвукового планера TA-1. Фото сделано 9 марта перед испытательным полетом / ©

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.


4. Американский аппарат «Одиссей» закончит свою работу сегодня — так и не передав заметного объема данныхВт, 27 фев[-/+]
Автор(?)
Положение «Одиссея» на Луне в представлении художника / © X

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.

Единственный снимок, переданный за время работы «Одиссея» очень низкого качества / © Intuitive Machines

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.

Снимок с орбиты показывает сам аппарат, он находится в синем прямоугольнике / © NASA

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.


5. Американский посадочный аппарат «Одиссей» прилунился на бокСб, 24 фев[-/+]
Автор(?)
Снимок Луны, сделанный аппаратом «Одиссей» с высоты в десять километров. Компания не предоставила снимков, сделанных аппаратом после прилунения, что может быть как-то связано с проблемами ориентации антенны связи / © Wikimedia Commons

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.

Так «Одиссей» должен был бы выглядеть в случае штатной посадки на Луне / © Wikimedia Commons

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.


6. Аппарату землян впервые удалось сесть в южной приполярной зоне ЛуныПт, 23 фев[-/+]
Автор(?)
Аппарат «Одиссей» на пути к Луне / © Wikimedia Commons

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.

Кратер Малаперт А показан буквой в верхнем левом углу / © Wikimedia Commons

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.


7. «Роскосмос» рассчитывает вернуть позиции на рынке пусков за счет многоразовой ракетыВт, 20 фев[-/+]
Автор(?)
Юрий Борисов / © РБК

«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.

«Амур-СПГ», согласно ранее озвученным данным, будет небольшим, всего 55 метров, при взлетной массе в 360 тонн, маршевые двигатели — РД-0169А. Правда, Юрий Борисов упоминает о существенных недавних пересмотрах параметров проекта. Однако при любых пересмотрах сложно ожидать на нем многоразовости второй ступени, потому что это трудно совместить с классическим обликом ракеты (требуется копирование подходов Starship, труднореализуемых для носителей умеренной массы) / © Wikimedia Commons

«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.


8. Американские ВВС изучают возможности Starship по переброске военных грузовВт, 13 фев[-/+]
Автор(?)
Огневые испытания первой и второй ступени сверхтяжелой ракеты Starship, которые SpaceX провела 29 декабря 2023 года / © SpaceX

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.

Разрабатываемая компанией SpaceX многофункциональная, полностью многоразовая двухступенчатая система из сверхтяжелой ракеты-носителя Super Heavy и космического корабля Starship / © SpaceX

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.


9. В лунном грунте впервые вырастили нутПт, 09 фев[-/+]
Автор(?)
Нут бараний, арбускулярная микориза и вермикомпост в ризосфере / © Jessica A. Atkin et al.

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.

Контейнеры с семенами нута. Красным и голубым обведены контрольные почвосмеси. Пунктирным обведены семена, которые не были обработаны арбускулярной микоризой / © Jessica A. Atkin et al.

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.

Недели 6, 9 и 11. На 7-й неделе были добавлены штыри для поддержки побегов. Все растения в ЛРС100 скончались во время вегетативного роста. Масштабная линейка составляет 5 сантиметров / © Jessica A. Atkin et al.

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.


10. «Ошибки учли»: академик РАН рассказал о будущем лунной программы РоссииЧт, 08 фев[-/+]
Автор(?)
Луна / © Flickr

«Ошибки учли»: академик РАН рассказал о будущем лунной программы России

Научный руководитель Института космических исследований Российской академии наук и первого этапа отечественной лунной программы Лев Зеленый рассказал, какие уроки вынесли из неудавшейся миссии «Луна-25» и как в ближайшие годы Россия собирается покорять естественный спутник Земли.

Лев Зеленый — советский и российский физик, академик РАН и ее бывший вице-президент, научный руководитель Института космических исследований — в интервью «Российской газете» сообщил, что сегодня российская лунная программа находится на стадии уточнения, в нее вносят коррективы после гибели межпланетной автоматической станции «Луна-25».

«Я хотел бы подчеркнуть: Россия первой, еще в 2010 году, решила, что на новом этапе исследований будет изучать не экваториальную Луну, о которой мы уже кое-что знаем благодаря советским аппаратам и американским астронавтам, а полярную, на которой никто никогда еще не был. Никто тогда об этом не думал. Называя свой новый проект „Луной-25“, мы хотели показать, что „стоим на плечах“ гигантов советского времени и ведем нумерацию от последнего аппарата „Луна-24“, который был запущен в 1976 году», — отметил ученый.

Рассуждая об успехе индийской миссии «Чандраян-3», Зеленый напомнил, что России удалось опередить коллег на день («Луна-25» оказалась на 50 километров ближе к спутнику Земли, чем индийский аппарат, изначально стартовавший раньше), тем не менее главной цели — мягкой посадки — добиться не удалось. Официальной причиной крушений «Луны-25» стало то, что станции дали слишком сильный тормозной импульс для перехода с круговой на эллиптическую, предпосадочную окололунную, орбиту. В итоге вместо 84 секунд двигатель проработал 127 секунд, торможение оказалось слишком сильным, и «Луна-25» врезалась в поверхность спутника Земли.

Академик Лев Зеленый / © РИА «Новости»

Тем не менее, по словам Зеленого, все ошибки учли. Теперь на очереди — запуск орбитального аппарата «Луна-26» в 2027 году и посадка «Луны-27» в 2028-м.

«„Луна-26“ — это орбитальный аппарат, у которого большой спектр задач. Прежде всего более точное картографирование Луны, более прицельный выбор пригодного места. „Луна-26“ будет проводить эксперименты по исследованию магнитных и гравитационных аномалий Луны, окололунного пространства. И, в принципе, станет прототипом будущей орбитальной лунной системы», — рассказал академик.

В рамках миссии «Луна-27» планируют запускать не один аппарат, а два, с разницей в полгода, — они будут дублировать, то есть полностью повторять, друг друга. Но прилунение планируют в разных регионах спутника: на южном и на северном полюсах (чтобы сравнить их) либо на южный полюс и обратную сторону Луны. Место посадки можно будет выбрать с точностью до километров, подчеркнул Зеленый.

«На „Луне-27“ будет более надежная и проверенная система посадки. Лучше будет отработана система управления аппаратом. Будет больше научного оборудования. Аппарату предстоит исследовать реголит, тепловой поток в месте посадки, сейсмичность и экзосферу — пылевую оболочку Луны. Электропитание — от солнечных панелей, а во время лунной ночи — от радиоизотопного источника. Станция рассчитана на год работы», — уточнил ученый.

Макет станции «Луна-27» / © ТАСС

Следующий этап российской программы покорения Луны — непродолжительная миссия межпланетной станции «Луна-28» после 2027 года, которая должна привезти на Землю (в замороженном состоянии) образцы грунта из полярной области естественного спутника. Затем собираются запустить орбитальный аппарат «Луна-29», посадочный модуль «Луна-30» с луноходом (рабочее название «робот-геолог») и «Луну-31» — многоразовую посадочную платформу. Однако это уже в более дальней перспективе, предупредил Зеленый.

«Могу сказать одно: планы обсуждаются, работа идет. <…> Речь идет не просто об отдельных миссиях, а о создании полноценной высокотехнологичной инфраструктуры для освоения нашего естественного спутника. В перспективе, я надеюсь, будет построена международная лунная база. И частью ее станет лунная обсерватория — астрофизическая станция. Когда на Луне появятся постоянные базы, можно построить там космодром для старта на Марс и другие планеты», — подытожил он.


11. Японский лунный аппарат SLIM неожиданно вышел на связь из перевернутого положенияПн, 29 янв[-/+]
Автор(?)
Снимок SLIM сразу после его прилунения с опустившихся рядом луноходов / © Wikimedia Commons

Японский лунный аппарат SLIM неожиданно вышел на связь из перевернутого положения

Десять дней назад посадочный аппарат японского космического агентства SLIM смог мягко прилуниться, но по какой-то причине сделал это головной частью вниз. В итоге его солнечные батареи не смотрели на Солнце, отчего не получали достаточно энергии для работы, а аппарат не выходил на связь. Однако по мере того, как светило изменило свое положение, случилось неожиданное: аппарат ожил.

Япония 19 января 2024 года стала пятой страной (после России, США, Китая и Индии), которой удалось мягко посадить исследовательский аппарат на Луну. Однако из-за приземления модуля «на нос» солнечные батареи не были ориентированы на Солнце под правильным углом. Поэтому, передав небольшое количество данных на энергии аккумуляторов, аппарат быстро замолчал.

Обычно это фатальная проблема: когда аккумулятор разряжен, дальнейшая работа космического аппарата может не возобновиться, даже если его фотоэлементы попадут под солнечные лучи снова. Связано это с тем, что в космических условиях недозаряженные аккумуляторы могут выходить из строя (например, при глубоком переохлаждении), как и ряд других бортовых систем.

Снимок, присланный с борта SLIM после возобновления его работы / © JAXA

Поэтому приятным сюрпризом стало появившееся этой ночью сообщение Японского космического агентства о том, что связь с SLIM восстановлена и его многоспектральные камеры уже передают на Землю снимки. На одном из них — «игрушечный пудель», один из камней, лежавших рядом с точкой прилунения SLIM.

Возобновление связи важно потому, что перед посадкой модуль сбросил на Луну (с предельно малой высоты) два лунохода на новых принципах перемещения: «планетопрыг», перемещающийся прыжками, что должно помочь ему в исследовании ранее недоступных для автоматов склонов, и еще более экзотический аппарат с изменяемой формой. Лунный модуль был для них промежуточным передатчиком, без которого связаться с Землей маломощным бортовым передатчиком проблематично.

Видео посадки SLIM интересно тем, что это первая в мировой истории посадка, запечатленная из перевернутого положения / © JAXA

Лунный день длится 14 суток, и часть из него аппарат не будет освещаться Солнцем. Кроме того, у SLIM отсутствует мощный внутренний радиоизотопный источник подогрева, как у советских луноходов, поэтому он вряд ли переживет лунную ночь, во время которой температура на Селене падает до минус 173 градусов Цельсия. Однако даже ограниченное время работы аппарата может предоставить немало важных данных — например, о работе его двух необычных луноходов.

Особенностью миссии SLIM стал выбор места посадки на склоне кратера с уклоном в 15 градусов. До того ни один аппарат землян не пытался преднамеренно садиться на поверхности со значительным уклоном. Японское аэрокосмическое агентство посчитало, что нужно научиться делать это, если мы хотим эффективно осваивать лунные приполярные районы, где местность изобилует кратерами и крутыми склонами. Судя по снимкам с луноходов, сесть японскому модулю действительно удалось ровно — но все же совсем не так, как планировали его создатели.


12. Вертолетик, который смог: как Ingenuity совершил революцию в космонавтикеВс, 28 янв[-/+]
Автор(?)
Вертолет Ingenuity в объективе камеры Mastcam-Z марсохода Perseverance, 2 августа 2023 года, спустя полторы недели после полета номер 53 / © NASA, JPL-Caltech, ASU, MSSS

Вертолетик, который смог: как Ingenuity совершил революцию в космонавтике

Он должен был хотя бы раз оторваться от поверхности Красной планеты, а в итоге сделал это 72 раза. Рассчитанный всего на месяц работы, марсианский вертолет прослужил почти три года. Технологический демонстратор, предназначенный для простой проверки концепции, он сделал гораздо больше. Малыш Ingenuity отправляется в отставку, а мы взглянем, как дрон из совсем не предназначенных для космоса компонентов произвел в космонавтике революцию.

К хорошему быстро привыкаешь. Если поначалу за новостями о ходе миссии Ingenuity следил едва ли не весь мир, то на второй год блог марсианского вертолета регулярно проверяли лишь самые преданные фанаты космонавтики. Мысль о том, что он в любой момент может выйти из строя забылась. Летает себе и летает, иногда случаются какие-то неполадки, но ведь с кем не бывает, правда? Ни одной миссии без проблем не бывало. Но физику не обманешь, рано или поздно что-то обязано сломаться.

Тревожные новости пришли 19 января, когда в отчете о полете под номером 72 появилась строчка «связь между марсоходом и вертолетом прервалась до посадки последнего». Через пару дней до Ingenuity удалось «дозвониться» и получить телеметрию, а также снимки с его камер. Финиш. Дальнейшая эксплуатация невозможна — одна из лопастей стала меньше на четверть. Тот факт, что вертолет стоит на своих ножках вертикально, можно сказать, уже чудо.

Тень обломанной лопасти на марсианском грунте / © NASA, JPL-Caltech

Что именно произошло в 72-м полете, пока не до конца ясно. Вертолет должен был просто подтвердить свою работоспособность и осмотреться. Предыдущий полет 6 января завершился экстренной посадкой из-за срабатывания защитной программы, поэтому команда миссии не знала точное местонахождение Ingenuity. В свой 72-й полет он поднялся на 12 метров, провисел четыре с половиной секунды и начал снижаться со скоростью метр в секунду. Но на последнем метре связь прервалась, а когда с вертолетом снова установили контакт, его лопасть уже была сломана.

По основной версии, виной всему недостаток данных для системы визуальной ориентации. Во время полета Ingenuity «понимает», где он находится, анализируя снимки марсианской поверхности под ним. Если детали смещаются — значит, он летит. Если остаются на месте — он завис в воздухе. Но когда поверхность монотонная, без единого камушка, система может дать сбой. Это пока что основная гипотеза, которую сообщил Ховард Грип (Havard Fjaer Grip), «почетный пилот» марсианского вертолета на брифинге 25 января. Ее подтверждает тот факт, что при детальном изучении снимков с навигационной камеры повреждения обнаружились и на еще одной лопасти.

Команде миссии не до конца понятно, что именно случилось первым: обрыв связи каким-то образом повлиял на поведение Ingenuity или связь оборвалась из-за того, что вертолет потерял ориентацию в пространстве. Еще один вероятный вариант — банальный износ деталей. Диагностические изображения после 71-го полета показали деформацию лопастей. Возможно, углеродное волокно со временем потеряло прочность, изогнулось или треснуло, что и привело к нестабильному поведению во время полета.

Превзошел все ожидания

До того как перейти к наследию Ingenuity, тому революционному сдвигу парадигмы в освоении космоса, который вызывал успех марсианского вертолета, отдадим должное его рекордам. Первоначальный план подразумевал как минимум один полет и максимум пять полетов в течение 30 солов (марсианских дней). На большее никто не рассчитывал, основная задача Ingenuity — подтвердить саму возможность управляемого механизированного полета в марсианской атмосфере.

Но он взлетел. Да, не с первого раза, были неполадки с программным обеспечением. А затем еще раз. И еще. Полный успех миссии Ingenuity объявили после третьего полета. И возникла забавная ситуация: вертолет полностью исправен, функционирует лучше ожидаемого, но его пора бросать. Дело в том, что началась основная миссия марсохода Perseverance, он больше не мог стоять на месте и наблюдать за своим «младшим товарищем», попутно ретранслируя сигналы на Землю.

Эпохальное селфи Perseverance с Ingenuity / ©NASA, JPL-Caltech, MSSS

Тогда команда Ingenuity в Лаборатории реактивного движения (NASA JPL) предложила то, о чем во время разработки марсианского вертолета можно было только мечтать. А что если он будет помогать марсоходу, работать разведчиком? Процедуры взаимодействия двух роботов немного пересмотрели, и понеслась. Следующие два с половиной года Ingenuity служил дополнительными «глазами» для своего товарища Perseverance. Он осматривал местность впереди по запланированному маршруту марсохода и делал снимки геологических формаций, до которых тот не мог доехать.

Вместо пяти полетов он совершил 72. Вместо пары минут он провел в марсианском воздухе почти 129 (два часа, восемь минут 55 секунд). Общая дальность полета достигла 17 242 метров. Высота — 24 метров, при плановых 12. И все это смог сделать аппарат, в котором большая часть компонентов никогда не предназначалась для работы в условиях открытого космоса или другой планеты.

Наследие Ingenuity

Начать стоит с того, что марсианский вертолет не должен был случиться. Значительную часть всего времени проработки проекта Mars 2020 (миссия ровера Perseverance) идея добавить к марсоходу технологический демонстратор инопланетного вертолета встречала мощную оппозицию. Руководство Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), многие именитые инженеры и ученые — крупнейшие персоналии в американской космонавтике были против.

Только благодаря энтузиазму, профессионализму и умению убеждать, команда Ingenuity смогла обеспечить своему детищу место под солнцем. Для этого потребовалось буквально доказать, что вертолет никаким образом не помешает работе марсохода и не создаст для него дополнительных рисков. В основную миссию Ingenuity включили едва ли не на птичьих правах — отсюда жесткое окно длительностью 30 солов для тестирования, низкий приоритет в сеансах связи и статус демонстратора технологий.

Фото песчаных дюн на Марсе с высоты 12 метров, сделанное Ingenuity в свой 70-й полет. Скорее всего, это последний кадр с марсианского вертолета, имеющий научную ценность. Роверу Perseverance никогда не заехать в такие пески, поэтому их исследование возможно только с воздуха / © NASA, JPL-Caltech

Оттого и успех вертолета столь значим. В истории космонавтики, если хорошо покопаться, полным полно таких вот диких на первый взгляд идей, вроде «а давайте добавим основному аппарату такой прибор (модуль, сопутствующий маленький аппарат) лишь бы попробовать-проверить». И все они жестко «зарубаются» еще на стадии обсуждения концепции. Из удавшихся затей такого рода с ходу вспоминаются только аэростатные зонды, составившие компанию советским АМС «Вега», которые исследовали атмосферу Венеры. Что характерно — тоже летательные аппараты, только не управляемые и не механизированные.

Сформулируем главные тезисы, подтвержденные на практике без малого тремя годами работы Ingenuity.

  • В атмосфере Марсе можно летать.
  • Аппарат, собранный из компонентов, не прошедших сертификацию для аэрокосмического использования, может успешно работать на другой планете.
  • Имеющий низкий организационный и научный приоритет, дешевый технологический демонстратор можно отправить в качестве компаньона основной миссии без риска для нее, а в случае успеха он еще и приумножит ее результаты.

В теории эти пункты не вызывают сомнения, тем более что частично или полностью они уже были проверены. По крайней мере, по отдельности. Фурор Ingenuity заключается в том, что марсианский вертолет «собрал бинго», которое теперь можно использовать в качестве аргумента при планировании следующих миссий. Эффект уже заметен: для сбора образцов грунта к точке отправки с Марса (Mars Sample Return) будут использоваться два вертолета. А на борту аппарата Psyche, отправившегося к одноименному астероиду в прошлом декабре, находится инструмент Deep Space Optical Communications (DSOC) — такой же технологический демонстратор, как и Ingenuity. Только для передачи данных с помощью лазерного луча.

Отдельная история — проекты вроде Dragonfly, мультироторного летающего робота для исследования Титана, спутника Сатурна. Эта миссия разрабатывается с начала 2000-х и успела как минимум дважды поменять свой облик. Успех Ingenuity если не повлиял на эти изменения напрямую, то уж точно добавил уверенности инженерам, которые занимаются разработкой амбициозного аппарата.

© JPL, NASA, YouTube

Вместо заключения

Марсианский вертолет — далеко не первый проект JPL в частности и человеческой космонавтики в целом, который радикально превзошел все запланированные сроки службы и поставленные задачи. Надеемся, что он не будет последним. В сердцах всех любителей космоса, науки и технологий Ingenuity останется навсегда. Покойся с миром, маленький отважный покоритель внеземного неба.


13. NASA вложится в разработку ядерной установки, которая позволит собирать образцы с межзвездных объектовЧт, 25 янв[-/+]
Автор(?)
графическое изображение тонколистового изотопного ядерного двигателя (TWISTER) / © James Bickford

NASA вложится в разработку ядерной установки, которая позволит собирать образцы с межзвездных объектов

Несколько лет назад Национальное аэрокосмическое агентство США объявило, что возобновляет свою ядерную программу по разработке космических двигателей. В 2023 году оно выбрало первую концепцию бимодальной ядерной двигательной установки, использующей «цикл возбуждения волнового ротора», которая должна будет сократить время полетов на Марс до 45 дней. Теперь же в агентстве определились с подрядчиком для создания атомного двигателя, с помощью которого можно будет исследовать соседние звездные системы и собирать образцы с межзвездных объектов.

У NASA грандиозные планы по освоению космоса на ближайшее десятилетие. Агентство планирует отправить несколько астробиологических миссий на Венеру и Марс для поиска следов внеземной жизни. Это произойдет одновременно с пилотируемыми полетами на Луну (впервые со времен «Аполлона»). Еще есть планы по отправке роботизированных миссий к спутникам Юпитера и Сатурна — на Европу и Титан, а также к другим похожим мирам, где может существовать подледный океан, а значит, и экзотические формы жизни.

Для достижения этих и других целей NASA запустило программу NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Агентство ежегодно выбирает революционные концепции в области аэронавтики и космонавтики, а после финансирует их разработку.

Например, в этом году выбор пал на беспилотники на солнечных батареях, биореакторы, световые паруса, астробиологические эксперименты и концепцию тонколистового изотопного ядерного двигателя (TFINER), предложенную Джеймсом Бикфордом (James Bickford) — старшим научным сотрудником американской некоммерческой научно-исследовательской организации Charles Stark Draper Laboratory.

В документах NASA отмечается, что такая установка необходима для «реализации нескольких миссий следующего поколения, для которых требуются высокие скорости; с помощью обычной современной ракетной техники такие скорости получить невозможно». Речь идет о запуске солнечно-гравитационного телескопа, который будет использовать гравитационную линзу Солнца (как усилитель) для наблюдения объектов на поверхности далеких экзопланет, а также о миссии по исследованию межзвездных объектов (каких именно — не говорится).

В последние десятки лет более всего на слуху два типа атомных установок для космоса: ядерно-тепловые двигатели (NTP) и электроядерные установки (NEP), которые могут обеспечить нужную тягу и необходимую маневренность. Однако, по словам Бикфорда, такие установки громоздкие, тяжелые и дорогие.

«Напротив, мы предлагаем недорогую и более легкую альтернативу — тонколистовой ядерно-изотопный двигатель, использующий энергию распада радиоактивных изотопов. Эта установка будет обладать достаточными возможностями для сближения с быстродвижущимися межзвездными объектами и последующего возвращения образцов с них. С ее помощью, можно будет изучать соседние звездные системы. Кроме того, наша технология позволит перенаправлять гравитационно-солнечную обсерваторию таким образом, чтобы во время одной миссии можно было наблюдать множество важных целей», — пояснил Бикфорд.

В основе концепции тонколистового изотопного ядерного двигателя лежит технология светового паруса, только в установке будут применять тонкие листы радиоактивного изотопа торий-228 толщиной около 10 микрометров (0,01 миллиметра). Для создания тяги будет использоваться импульс продуктов распада изотопа. Торию-228 свойственен альфа-распад, период его полураспада равен 1,9 года.

Торий — радиоактивный металл, который присутствует в большинстве горных пород и почв. По оценкам геологов, его запасы на Земле в три-четыре раза превышают запасы урана.

По словам ученых, космическому аппарату потребуется 30 килограммов тория-228, распределенного на площади более 250 квадратных метров, что создаст тягу, необходимую для развития скорости свыше 150 километров в секунду. Для сравнения, зонд NASA Parker Solar Probe, который использует комплект двигателей, работающих на гидразине, удается развить скорость до 163 километров в секунду. Однако такая скорость по большей части обусловлена гравитационным маневром на орбите Венеры и притяжением Солнца.

Бикфорд объяснил главное преимущество его установки: конструкция основана на известной физике и известных материалах. При этом, в отличие от технологии светового паруса, новый двигатель позволит космическому аппарату легко маневрировать в космосе и эффективно менять траекторию полета.

Таблетка диоксида плутония-238, раскаленная докрасна вследствие значительного энерговыделения в условиях термической изоляции./ © Los Alamos Laboratory

Инженер отметил, что, помимо листов тория-228, можно применять листы актиния-227 или других изотопов с более длительным периодом полураспада. Это позволит развить более высокую скорость. Еще можно использовать распад изотопа тория-233, в результате которого образуется уран-232, что приведет к увеличению производительности двигательной системы примерно на 500 процентов.

Предлагаемая технология откроет для NASA много возможностей в космосе, кроме того, с ее помощью можно будет выполнять сразу несколько космических задач, подчеркнул ученый.

Тонколистовой изотопный ядерный двигатель Джеймса Бикфорда не первая подобная установка, на которую обратило внимание NASA. В 2023 году в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts агентство выбрало двухрежимную ядерную силовую установку с роторно-волновым двигателем, предложенную профессором Райаном Госсе (Ryan Goss) из Университета Флориды (США). Эта конструкция, в теории, должна будет поднять тягу до уровня проекта NERVA, при более высоком удельном импульсе. Такие параметры много выше, чем у современных химических ракетных двигателей, однако реализуемость схемы Госсе все еще под вопросом.

По мнению Госсе, его разработка потенциально позволит долететь до Марса за 45 дней. Это сократит общее время миссий до нескольких месяцев и снизит основные риски, связанные с полетами на Красную планету, включающие невесомость, и, в меньше степени, солнечную бурю.


14. В России заявили о разработке космоплана для полета на орбитальную станцию РОСВт, 23 янв[-/+]
Автор(?)
Владимир Соловьев / © ТАСС

В России заявили о разработке космоплана для полета на орбитальную станцию РОС

Генеральный конструктор РКК «Энергия», академик РАН Владимир Соловьев, заявил на проходящих Королевских чтениях о разработке в России космоплана «для получения новых качеств системы транспортно-технического обеспечения РОС», то есть российской орбитальной станции. Предполагаемая конструкция вызывает большие сомнения с технической точки зрения.

Прорабатываемый космоплан «представляет собой летательный аппарат с композитным планером типа „несущий корпус“ с отклоняемым стреловидным V-образным крылом», заявил Соловьев. Что такое «несущий корпус» — неизвестно. Возможно, академик оговорился и имел в виду реально существующее в аэродинамике понятие «несущий фюзеляж» (то есть фюзеляж, частично берущий на себя функции крыла по созданию подъемной силы в атмосфере). Утверждается, что на орбиту его сможет выводить ракета-носитель среднего класса «Ангара».

Согласно иллюстрациям, представленным на чтениях, речь идет о компактном аппарате на четырех членов экипажа, с полезной нагрузкой в 1,8 тонны, причем 1,0 тонны из нее — масса топлива, с помощью которого космоплан должен маневрировать уже после выхода на орбиту. Двигателем у него должен быть кислород-керосиновый РД-0109 или аналог.

Среди преимуществ конструкции называют ее многоразовость, отсутствие необходимости в поисково-спасательной операции для возвращающихся на Землю космонавтов. Последнее обеспечивается возможностью посадки космоплана на аэродромах — за счет маневра в бок от средней траектории на дальность до 1500 километров. Кроме того, отмечается, что перегрузки для космоплана не превысят 1,5g — это меньше, чем на пилотируемых сегодня кораблях «Роскосмоса» (до двух раз). В теории такое должно привлекать космических туристов.

Озвученный проект космоплана производит странное впечатление. Технического и экономического смысла в современных условиях в нем нет. Доставляемая на орбиту полезная нагрузка (0,8 тонны, уровень корабля «Орел») и пассажировместимость имеют смысл на фоне современных пилотируемых космических кораблей, но явно несопоставимы с тоже многоразовым Starship, активно разрабатываемым в США. Тот сможет доставлять до 100 тонн полезной нагрузки на околоземную орбиту), брать на борт до 100 человек и до 40 человек в полеты дальше системы Земля — Луна. Ясно и то, что стоимость полетов у него будет много ниже, чем у системы «„Ангара“ — космоплан», о которой рассказал Соловьев.

Параметры планируемого космоплана, показанные на Королевских чтениях / © РИА Новости

Ключевые технические проблемы, делающие космоплан сомнительным решением, не изменились со времен «шаттлов»: им требуются крылья, отягощающие конструкцию большой «мертвой массой». В силу этого космоплан, который выходил бы в космос самостоятельно, был бы циклопически большим и дорогим. Поэтому на практике значительную часть тяги на взлете им должны обеспечивать мощные разгонные блоки, которые сами крыльями обладать не будут (иначе, опять же, их масса выйдет слишком большой). Спасать разгонные блоки (или заменяющую их ракету типа «Ангары») без крыльев на деле можно только по методу SpaceX — то есть посадкой на хвост.

Ракета «Ангара» формально заявлена как имеющая многоразовые модули: глава «Роскосмоса» Юрий Борисов ранее сообщил о способности ее универсальных ракетных модулей выдерживать десятикратное использование. Действительно, о намерении переделать «Ангару» в многоразовую, садящуюся на стартовую платформу в море (по образцу Falcon 9 от SpaceX), в отечественной космической отрасли открыто говорят с 2020 года. Причем сегодня, 23 января 2024 года, главный конструктор НПО «Энергомаш» Петр Левочкин повторил этот тезис, утверждая, что у «Ангары-А5» будет многоразовость нижних ступеней на уровне примерно десятка (как несколько лет назад уже получилось у Falcon 9).

Однако с технической точки зрения этот проект сомнителен: такая переделка займет несколько лет, то есть закончится как раз ко времени, когда российская космическая отрасль неизбежно начнет копировать уже Starship — следующее поколение ракет SpaceX. Какой тогда смысл в этой переделке и проектировании космоплана для российской орбитальной станции — неясно.

В то же время отметим, что пока речь о космоплане только зашла. Период, необходимый на его эскизное проектирование, явно будет больше, чем время, которое потребуется SpaceX для первого полноценного орбитального полета Starship. На его фоне на новый космоплан и многоразовую версию «Ангары» могут и не выделить средств, что было бы оптимальным вариантом развития событий.


15. В ожидании рассвета: Япония не оставляет надежды на «воскрешение» лунного аппаратаВт, 23 янв[-/+]
Автор(?)
Наиболее вероятная причина, по которой солнечные панели SLIM не получают света — аппарат перевернулся. На изображении — упавшая АМС рядом с кратером на поверхности Луны в представлении художника / © JAXA

В ожидании рассвета: Япония не оставляет надежды на «воскрешение» лунного аппарата

Автоматическая межпланетная станция SLIM прилунилась 19 января — Япония стала пятой страной, осуществившей мягкую посадку на поверхность естественного спутника Земли. Однако радость была недолгой. Солнечные панели зонда не вырабатывали энергии, поэтому SLIM функционировала менее трех часов, питаясь от аккумулятора, затем ее отключили. Японское космическое агентство подвело предварительные итоги миссии: частичный успех достигнут, есть надежда на полный. Нужно только подождать конца января.

Сначала самые неприятные новости. Полный предварительный отчет о посадке, состоянии посадочного аппарата и результатах анализа телеметрии будет готов не раньше 25 января. В этот день Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) планирует провести полноценную пресс-конференцию. Тогда же публике обещают показать первые снимки, полученные на поверхности Луны. Да, судя по всему, они есть, наземные службы их получили, но какие именно камеры успели выполнить свою задачу — пока не сообщили.

Большую часть известной на сегодня информации о судьбе «Умного посадочного модуля для исследования Луны» (так расшифровывается аббревиатура SLIM) собрал портал SpaceNews. Вот факты, в которых сомнений нет:

  • Зонд прилунился в районе небольшого кратера Сиори (Shioli) в пятницу, 19 января, в 15:20 по Всемирному координированному времени (18:20 по Москве);
  • За несколько секунд до посадки аппарат высвободил два миниатюрных лунохода — Lunar Excursion Vehicle (LEV) 1 и 2;
  • После касания и первого сеанса связи стало очевидно, что SLIM не получает питания от солнечных батарей;
  • Команда миссии приняла решение выгрузить с зонда все возможные данные, прежде чем его аккумуляторы разрядятся ниже безопасного порога;
  • Спустя менее чем три часа, в 17:57 UTC, уровень заряда аккумулятора упал до 12 процентов, и, чтобы не допустить глубокого разряда, аппарат отключили.

Дальнейшая работоспособность миссии под большим вопросом. Предположительно, ориентация севшей АМС такова, что на солнечные панели просто не попадает достаточно света. Это может говорить о том, что автоматика ошиблась при снижении либо аппарат завалился на бок из-за неудачной конструкции опор. Более полная информация пока недоступна, что остается лишь спекулировать и ждать.

А ждать есть чего: 31 января над кратером Сиори взойдет солнце, и у SLIM есть все шансы получить ценную энергию. По крайней мере, команда миссии в JAXA возлагает на этот вариант развития событий большие надежды. Поскольку солнце взойдет с противоположной стороны, есть вероятность, что на солнечные панели попадет достаточно света для подзарядки аккумуляторов. Вне зависимости от того, упал зонд или просто стоит не той стороной к звезде. Единственное, что может помешать, — если аппарат лежит прямо на солнечной панели, но риск такого исхода мал.

Отметим, что даже если SLIM не «воскреснет», на успех миссии это уже не повлияет. Насколько хорошо аппарат выполнил свою задачу, мы узнаем через несколько дней — эта информация кроется в телеметрии. Зонд должен был продемонстрировать технологию посадки на Луну с высочайшей точностью: менее 100 метров погрешности. Этот навык критически важен для дальнейшего освоения Селены, ведь будущим миссиям предстоит садиться в условиях сложного приполярного рельефа. Там не подойдет вариант «плюс-минус километр», он приведет к катастрофе.

Для лунных миссий 2024 год начался не слишком удачно: SLIM — уже второй аппарат менее чем за три недели, испытавший серьезные неполадки во время полета к Селене. И если японский зонд хотя бы достиг пункта назначения (пусть и не совсем ясно, насколько точно), то американский зонд Peregrine дальше околоземной орбиты не улетел.

На ближайшие месяцы к естественному спутнику Земли запланированы еще как минимум два старта: американская частная миссия Intuitive Machines 1 в феврале и китайская «Чанъэ-6» в мае. Последняя должна впервые провести забор грунта с обратной стороны Луны и его доставку на Землю.


16. Космические силы США рассказали, как они поступят, если кто-то собьет американский спутникПн, 22 янв[-/+]
Автор(?)
Испытательный запуск противоспутниковой ракеты ASM-135 ASAT с истребителя F-15A 13 сентября 1985 года. Самонаводящаяся боевая часть (MHV) общей массой 14 килограмм успешно поразила спутник Solwind P78-1. Столкновение произошло на высоте 555 километров, скорость достигла 6,7 километра в секунду / ©Paul E. Reynolds, US public domain

Космические силы США рассказали, как они поступят, если кто-то собьет американский спутник

В прошлом году произошла успешная демонстрация американской стратегии оперативного замещения поврежденных спутников на орбите. Частная космическая компания Firefly Aerospace запустила миссию Victus Nox, показав, что США способны вывести полезную нагрузку менее чем за 60 часов с момента возникновения необходимости. Но на большом масштабе таких действий в ответ на реальную угрозу потери спутника, скорее всего, будет недостаточно. Поэтому американские Космические силы рассматривают комплекс мер реагирования.

О нынешних и перспективных способах ответа на уничтожение или повреждение американского спутника вероятным противником рассказал заместитель начальника космических операций Космических сил США (USSF) генерал Майкл Гутляйн (Gen. Michael Guetlein). Он дал подробное интервью Кари Бинджен (Kari Bingen), директору Проекта аэрокосмической безопасности аналитического института «Центр стратегических и международных исследований» (CSIS) в Вашингтоне. Полная запись мероприятия доступна онлайн, выдержки из него приводит портал SpaceNews.

Основную суть разговора с Гутляйном можно свести к трем ключевым тезисам:

• Оперативный запуск замены вышедшего из строя или сбитого спутника — это замечательно. И миссия Victus Nox безусловно поставила рекорд по скорости реагирования, все ее участники молодцы. Однако рассчитывать только на этот инструмент не слишком предусмотрительно, Космическим силам необходимо мыслить шире («сменить культуру реакции на вызовы в космическом пространстве»).

• Для оперативного восполнения функций потерянного аппарата имеет смысл обратиться к союзникам и коммерческим партнерам, «частникам». Чтобы существовала такая опция, нужны бюрократические и политические инструменты — специальные соглашения, договоренности, позволяющие Космическим силам оперативно использовать «чужую» инфраструктуру. При этом офицеры и гражданские специалисты USSF должны не долбиться лбом об стену пытаясь решать возникающие проблемы шаблонными методами (тем же запуском замены), но уметь мыслить творчески, реагируя «своевременно и сообразно тактической необходимости».

• Миссии вроде Victus Nox, хоть и не могут быть универсальным ответом на все возможные угрозы потери спутников, тем не менее очень необходимы. В числе прочего для того, чтобы оптимизировать связанные с подготовкой к запускам бюрократию, инженерные процессы и разработку нового оборудования.

Кари Бинджен (слева) и генерал Майкл Гутляйн / © CSIS, YouTube

Что особенно примечательно, генерал не делает никакого акцента на политических вопросах, сопутствующих подобным угрозам. Его сфера — практическая. Проще говоря, вопрос ставится по существу: мы потеряли важный спутник, что Космические силы способны предпринять, чтобы компенсировать его утрату в кратчайшие сроки? И это интервью показывает, что, как минимум на словах, американские военные работают над целым спектром возможных действий.

То есть в ближайшем будущем обороноспособность США в околоземном пространстве станет еще более крепкой и комплексной. Помимо возможности быстро заменить выбывший из эксплуатации спутник, USSF получат инструменты для как можно более оперативного замещения его функций. Либо для удешевления процесса, либо на случай возможной неудачи запуска подмены, либо в ситуации, когда необходимое время реакции ограничено единицами часов, а не десятками. Фактически, это двукратное расширение портфеля доступных опций на случай атаки американской или союзной космической группировки.

Во второй части мероприятия, которое провел CSIS, слово дали представителям гражданского сектора. Выступили Бреттон Александр (Bretton Alexander) из Firefly Aerospace, Курт Эберли (Kurt Eberly) из Northrop Grumman и Джейсон Ким (Jason Kim) из Millennium Space Systems, дочернего предприятия Boeing, создавшего полезную нагрузку для Victus Nox. Спикеры из коммерческих космических компаний не только выступили с одобрением выбранной USSF стратегии оперативного реагирования, но и дополнили общую картину. Ведь именно им предстоит выполнять большую часть работы по любым возможным миссиям, связанным с защитой американских интересов в околоземном пространстве.

Ким отметил, что во время подготовки Victus Nox пришлось «срезать множество углов» — процедуры проверки полезной нагрузки сокращались, бюрократия упрощалась. Это хорошо, потому что в таких миссиях важнее оперативность, чем долгосрочное функционирование аппарата, а значит можно проверить надежность всех минимально необходимых процедур в стрессовом режиме.

Александр выступил с отрезвляющей мыслью — миссии-демонстраторы возможностей оперативного реагирования не могут стать основной коммерческой модели для частных космических компаний. Это отличная возможность проявить себя, но подобные запуски никогда не будут массовыми (разве что в случае полномасштабной космической войны, но там будет работать совсем иная экономика — примечание Naked Science).

Эберли привел печальный пример разорившейся Virgin Orbit, которая делала большую ставку на оборонную программу. В итоге ее ракета не могла окупиться за счет государственных контрактов, но оказалась слишком дорогой для рядовых заказчиков. Им проще подождать следующей миссии SpaceX Transporter полгода и отправиться в космос за считанные тысячи долларов. Или заказать более выгодный по возможностям кастомизации носителя старт у Rocket Lab.


17. Японский космический аппарат впервые смог мягко сесть на ЛунуПт, 19 янв[-/+]
Автор(?)
Посадочный аппарат SLIM в представлении художника. Слева от него, в прыжке, отделяется лунопрыг, специфическая японская разновидность планетохода / © Wikimedia Commons

Японский космический аппарат впервые смог мягко сесть на Луну

До 2024 года мягко сесть на Луну получалось у аппаратов только четырех стран: России, США, Китая и Индии. При этом последние попытки такого рода у «Роскосмоса», американской частной компании Astrobotic, а также частных израильских и японских игроков закончились крушениями. Японское космическое агентство стало пятым в списке тех, кто смог это сделать, показав нетривиально высокий уровень компетентности.

Smart Lander for Investigating Moon («Умный посадочный аппарат для изучения Луны», SLIM) изначально планировали запустить в 2021 году, но на практике это удалось лишь 6 сентября 2023-го. В отличие от многих других аппаратов для посадки на Луну, он использовал времязатратные траектории, поэтому достиг окололунной орбиты только 25 декабря. С 17 января 2024 года аппарат начал постепенно тормозиться, понижая высоту полета над Селеной. К 19-му числу нижняя точка этой орбиты достигла 15 километров, после чего SLIM начал посадку на земной спутник. В 18.20 по Москве он мягко прилунился.

Место посадки аппарата — 13-й градус южной широты видимой стороны Луны, близ небольшого, 300-метрового, кратера Сиори, находящегося внутри более крупного кратера Кирилл. Это резко отличает миссию от прошлогодней индийской, севшей в южных приполярных широтах Луны, чтобы лучше изучить район, где грунт потенциально богат водой.

© YouTube

Выбор Сиори обусловлен тем, что японская миссия специально подбирала место, где можно безопасно сесть только при исключительно высокой точности посадки. Дело в том, что разработчики SLIM считают возможный размер «посадочного пятна» для своего аппарата равным 100 метрам. Для сравнения: посадка последнего из лунных пилотируемых модулей миссий «Аполлонов» шла в посадочный эллипс 15 на пять километров. При посадке отклонение от предполагаемой точки прилунения составило 400 метров — даже несмотря на существенный опыт, накопленный Соединенными Штатами Америки к тому моменту.

До сих пор самую высокоточную посадку на Луне продемонстрировали китайцы: у них посадочное пятно было шесть на шесть километров. И они смогли отклониться от его центра лишь на 89 метров. У «Чандраян-3», севшего в прошлом году, посадочное пятно было четыре на 2,5 километра, но при посадке отклонение составило уже 350 метров от центральной точки.

Точности посадочного пятна в 100 метров японский аппарат должен достичь не ради престижа, а потому, что будущие миссии на Луну планируются в район южного полюса, где множество очень сложных ландшафтов. Громадные валуны, склоны и тому подобное означают, что небольшая ошибка с точностью места посадки может стать фатальной для миссии. Даже прилунение аппарата на склон кратера Шеклтон — в силу крутизны его склонов, превышающих 30 градусов — может привести к заваливанию на бок, после чего нормальная работа (и выживание) уже не получится.

Оранжевым показано место, куда должен сесть SLIM, масштаб на фото дан в правом нижнем углу / © Wikimedia Commons

Чтобы отработать посадку в столь сложных условиях, японцы выбрали для посадки SLIM местность с наклоном до 15 градусов (склон кратера). Это весьма рискованно для аппарата с «сухой» массой в 120 килограммов. Кроме точности, она требует довольно специфических посадочных ног: они спроектированы преднамеренно разрушающимися при посадке, причем деформация этих алюминиевых опор должна погасить часть энергии удара.

Кроме того, аппарат использует уникальную методику посадки, своего рода заваливание набок при прилунении. Без нее ему было бы сложно обеспечить правильную ориентацию солнечных батарей по Солнцу в условиях посадки на сильно наклонную поверхность.

Углы наклона близ кратера Шеклтон у южного полюса Луны. Хорошо видно, что даже если проигнорировать валуны, углы поверхности здесь часто очень непростые для посадки. Японское космическое агентство / © Wikimedia Commons

Для обеспечения высокой точности аппарат будет уточнять свое конкретное положение во время посадки с помощью камер высокого разрешения. Сравнивая данные от них с картами лунной поверхности в своей памяти, он вносит коррективы в работу посадочных двигателей в реальном времени. Такая задача была крайне сложной, поскольку требуемая для этого производительность бортового компьютера очень высока, а слишком производительный компьютер потребляет слишком много энергии.

Среди полезной нагрузки аппарата — не только приборы для анализа состава лунного грунта в районе посадки, но и сразу два лунохода. Причем первый из них, Lunar Excursion Vehicle 1, уникальной конструкции. Его точнее было бы назвать «лунопрыгом», поскольку он должен перемещаться по поверхности спутника прыжками. Это чрезвычайно полезная технология, поскольку, как Naked Science уже писал, стандартные планетоходы обладают исключительно низкой проходимостью. Причем эту проблему практически невозможно решить на колесных и даже гусеничных машинах (реголит Луны и даже Марса имеет слишком специфические свойства).

Lunar Excursion Vehicle 2 массой в 250 грамм для движения должен поменять форму со сферической до вот такой. Достоверно неизвестно, чем было вызвано такое необычное техническое решение / © Wikimedia Commons

Между тем значимые научные результаты часто требуют попадания в максимально пересеченную местность — например, на крутые склоны кратеров, куда не достают солнечные лучи и где сохранилось больше легких элементов (вплоть до вечномерзлотных грунтов). Для попадания в открытые части огромных лунных пещер (лавовых трубок) колесно-гусеничные машины в принципе не годятся, а вот «лунопрыги», в силу низкой местной гравитации, потенциально пригодны. Разумеется, первый лунопрыг будет иметь ограниченную приборную нагрузку и энергетические возможности — от него требуется лишь продемонстрировать устойчивое передвижение по склонам.

Второй бортовой луноход, Lunar Excursion Vehicle 2, в каком-то смысле еще экзотичнее. Его масса — 250 граммов, по исходной форме он шар диаметром в восемь сантиметров. За счет подвижных частей луноход способен менять форму и передвигаться по реголиту до двух часов (потом кончится заряд батареи). Разработчиком этого довольно необычного изделия стал японский производитель детских игрушек.

Upd. Судя по предварительным данным, несмотря на мягкую посадку, аппарат вряд ли ждет долгая и продуктивная работа. Из-за слишком сложной схемы прилунения (с запланированным заваливанием набок, чтобы не упасть на склоне) SLIM либо перевернулся, либо встал под незапланированно большим углом к поверхности. Из-за этого солнечные батареи не удалось сориентировать на Солнце под нужным углом. А без этого аппарат скоро потеряет нужный уровень зарядки аккумулятора и выйдет из строя.

Пока SLIM продолжает вести передачу, которую принимают на Земле, но надолго его батареи в таком положении не хватит. Как минимум первый луноход удалось развернуть, однако неясно, сможет ли он передавать данные заметное время (его собственная система связи довольно маломощная, что может помешать эффективно доставать до Земли без посредничества базового модуля SLIM).


18. Частная компания Axiom Space отправила к МКС четырех астронавтов на корабле SpaceXПт, 19 янв[-/+]
Автор(?)
Взлет корабля Freedom на ракете SpaceX Falcon 9 / © AFP

Частная компания Axiom Space отправила к МКС четырех астронавтов на корабле SpaceX

Третий полет частной американской компании стал первым, в котором она пробует новую бизнес-модель: продажу полетов в космос государственным игрокам, у которых нет собственных кораблей. Стоит ожидать, что в будущем этот подход станет значительно более массовым. Причем такие экипажи могут начать летать не к МКС, как в этот раз, а просто в длительные орбитальные полеты на борту следующего поколения кораблей SpaceX.

Сегодня, 19 января 2024 года, в 0.49 по Москве со стартовой площадки LC-39A Космического центра имени Кеннеди во Флориде SpaceX запустила пилотируемую миссию Axiom-3 другой американской частной компании, Axiom Space. Экипаж космического корабля Crew Dragon с собственным именем Freedom в этом полете состоит из четырех человек, причем все, кроме капитана, в космосе впервые.

Командир корабля Майкл Лопес-Алегриа — один из самых возрастных космонавтов в истории, ему 65 полных лет. В прошлом он — астронавт NASA, а сейчас работает на Axiom Space. Остальное члены экипажа — платные пассажиры компании. Хотя некоторые СМИ описывают этот экипаж как первый частный европейский, это не совсем так. Кроме пилота итальянских ВВС (оплачен итальянским правительством) на борту также гражданин Турции (первый турецкий космонавт, оплачен турецкими властями) и гражданин Швеции, причем последний представляет Европейское космическое агентство. Сегодня, 19 января, около 13.45 по Москве, когда капсула с людьми достигнет орбитальной станции, она увеличит ее текущий экипаж с семи до 11 человек.

Экипаж планирует поставить на станции более 30 экспериментов в областях от физиологического действия невесомости на человеческое тело до генетики, металлургии и исследований мозга и стволовых клеток. Стоит отметить, что это первый в истории полет и для астронавта под итальянским флагом: до сих пор они летали только под флагом Европейского космического агентства. Кроме того, это первый случай, когда Европейское космическое агентство отправляет человека в космос не на государственном корабле США или России, а с помощью частной компании (как известно, у Европы нет и никогда не было своих пилотируемых кораблей).

Неизвестно, сколько именно контрактующие организации заплатили за места в этой миссии, но по ряду оценок Axiom Space просила за такие полеты от 38 до 55 миллионов долларов. Ранее компания отправляла в космос две миссии, причем в первой летели частные лица («космические туристы»), а во второй приняли участие и два госкосмонавта, за которых платила Саудовская Аравия.

Астронавты третьей миссии Axiom Space во внутрикорабельных скафандрах SpaceX перед стартом / © Wikimedia Commons

Корабль Freedom уже летал к МКС дважды: в 2022 году для NASA и в 2023 году для Axiom Space. Всего он провел в космосе 179 суток, из которых основную часть времени был пристыкован к орбитальной станции. NASA принципиально не заказывает у SpaceX пуски на многоразовых кораблях, покупая у компании только такие запуски, которые ее космический корабль делает в первый раз в своей «летной карьере». Поэтому второй и последующие пуски своих кораблей компания продает другим частным игрокам. Предполагается, что аналогичная практика станет нормой и для полетов следующего типа ее кораблей — Starship.

Однако если Axiom Space в норме перевозит только четырех человек (и не может более семи), то Starship в теории может перевозить до ста человек, а по внутреннему объему превосходит МКС. Иными словами, уже в 2020-х годах частные миссии в космос могут перестать нуждаться в МКС как месте назначения, поскольку будут подолгу оставаться на орбите и без орбитальной станции — проводя научные эксперименты на борту того же корабля, что их запустил. Интересно, что хотя SpaceX располагает своим отрядом астронавтов и могла бы попытаться самостоятельно продавать «билеты в космос» тем государствам, у которых к нему нет доступа, компания не выбрала этот путь, и планирует сконцентрировать свой отряд на полетах в собственных интересах — к Луне и Марсу.


19. Илон Маск рассказал о причинах взрыва StarshipВт, 16 янв[-/+]
Автор(?)
Starship в начале своего полета 18 ноября 2023 года / © SpaceX

Илон Маск рассказал о причинах взрыва Starship

SpaceX в этом году планирует провести 150 космических запусков против 96 в 2023 году, причем около десятка из них должны стать полетами Starship. Глава компании считает, что выяснил причины взрыва корабля при его последнем, втором, испытательном полете и это позволяет надеяться на успех последующих.

В довольно длинном видео, размещенном SpaceX на платформе X, Илон Маск кратко подвел итоги прошлого года, а также рассказал, какими видит причины взрыва обеих ступеней Starship в его втором полете, 18 ноября 2023 года. Напомним: тогда почти через три минуты после взлета первая ступень отделилась от второй. И в момент, когда первая ступень включила двигатели, чтобы затем мягко сесть на хвост, она взорвалась. Вторая ступень летела вверх еще несколько минут и достигла космоса (почти поднялась на 150 километров), однако затем с ней была потеряна связь, и туда ушла команда на самоподрыв. Ракета, как предполагалось ранее, взорвала себя, ее обломки сгорели в атмосфере.

Илон Маск не затронул вопрос о том, как погибла первая ступень, — это может быть связано с тем, что у SpaceX пока нет полного понимания вопроса. Но он пояснил, что случилось со второй ступенью, одновременно выполняющей и функции корабля.

«Причина, по которой он не долетел до орбиты, заключается в том, что мы сбрасывали жидкий кислород (из второй ступени. — Прим. ред.), а жидкий кислород в итоге привел к пожару и взрыву. Мы хотели сбросить его, потому что при наличии полезной нагрузки его в норме не было бы (он израсходовался бы при работе двигателей. — Прим. ред.). По иронии судьбы, если бы у корабля была полезная нагрузка, он бы достиг орбиты», — рассказал Маск.

Во время того же выступления, Маск повторил, что считает реальным использование нового корабля и для дальних быстрых перелетов на Земле. Фактически довольно сомнительно, что перелеты, требующие нескольких тонн топлива на пассажира, будут разрешены в современном западном мире, с его отношением к углеродным выбросам. Неочевидны и экономические аспекты такого бизнеса / @YouTube

Хотя объяснение звучит логично, оно означает, что вторая ступень могла разрушиться сама — от пожара с последующим взрывом, а не от команды на подрыв.

Глава компании заявил, что считает третий пуск имеющим высокие шансы на успех. В этом полете Starship должен впервые продемонстрировать перекачку топлива в невесомости из своего головного бака в основной (в корме). Кроме того, корабль включит свои двигатели Raptor в космосе, чтобы проверить возможности маневрировать там.

Также планируется опробовать работу специального устройства для одновременного контролируемого вывода на орбиту большого числа спутников. На космодроме Starbase, откуда запускают Starship, в этом году планируют построить вторую стартовую башню, что позволит запускать такие корабли с малыми разрывами по времени.

Это не значит, что одной башни не хватает уже сейчас: в 2024 году планируют только десять пусков Starship. Однако вторая башня необходима для двух близких по времени запусков Starship, один из которых сможет дозаправить другой на орбите. Для будущей лунной миссии, когда корабль SpaceX прилунит астронавтов на земном спутнике, потребуется не менее десятка полетов на дозаправку корабля. Их будет осуществлять корабль того же типа, но с «танкерной» полезной нагрузкой, несущий жидкий метан и кислород для перекачки прямо на орбите.

«Большое дело. Это одна из фундаментальных технологий, необходимых для строительства города на Марсе и базы на Луне», — добавил Маск.

В качестве перспективной цели для компании глава SpaceX обозначил создание новых версий Starship высотой в 140 метров и более (сейчас общая высота обеих ступеней — только 121 метр). Полезная нагрузка в этом случае поднимется с 100 до 200 тонн. Опять-таки, такие высокие цифры полезной нагрузки связаны не с текущими потребностями, а с тем, что Илон Маск рассматривает новый корабль как средство колонизации Марса, что требует отправки на четвертую планету миллионов тонн грузов.


20. Как NASA собирается уничтожить МКСВс, 14 янв[-/+]
Автор(?)
МКС, сходящая с орбиты, в представлении художника / © Wikimedia Commons

Как NASA собирается уничтожить МКС

Американский научный обозреватель Меган Бартельс в статье для журнала Scientific American рассмотрела варианты выведения Международной космической станции из эксплуатации. Naked Science перевел ее статью для русскоязычной аудитории.

Международная космическая станция, размером превышающая футбольное поле и весом почти 450 тонн, через некоторое время должна быть возвращена на Землю. Процесс это непростой и опасный.

В течение почти четверти века на МКС постоянно присутствовали астронавты, проводили научные эксперименты, она была главным и любимым бастионом человечества в космосе. Но, несмотря на успех проекта, дни МКС сочтены.

В ближайшие месяцы NASA займется рассмотрением коммерческих предложений по аппаратам, способным вывести станцию из эксплуатации, то есть безопасно спустить ее в атмосферу Земли, чтобы она там сгорела. Агентство заявило, что готово заплатить за эту услугу почти миллиард долларов, дабы не полагаться на российскую технику. Драматический финал запланирован на начало следующего десятилетия, но уже стал щекотливым вопросом для аэрокосмической инженерии и международных отношений.

«МКС — это важнейший символ международного мирного сотрудничества. В области мирного сотрудничества, я думаю, многие охарактеризовали бы ее как крупнейший проект, когда-либо начатый в истории человечества», — заявила Майя Кросс, политолог из Северо-Восточного университета

В программе МКС также участвуют Канада, Япония и европейские страны, но в основном это детище США и России, одна из немногих областей устойчивого партнерства двух этих стран на протяжении десятилетий сложных отношений. Первые модули — один из США, другой из России — были выведены на орбиту в конце 1998 года. А первый экипаж — один астронавт и два космонавта — обосновался там в ноябре 2000-го. С тех пор МКС постоянно обитаема и намного превысила изначально планировавшийся 15-летний срок службы.

Пример повреждений МКС еще на ранней стадии ее жизни, полтора десятка лет назад / © Wikimedia Commons

Но ничто не вечно под луной. «Очень не хочется, чтобы она прекратила свое существование, и жаль, что она будет отправлена в отставку, однако непрактично держать ее на орбите неограниченный срок», — отметил Джордж Нилд, президент компании Commercial Space Technologies и бывший член Консультативной группы по аэрокосмической безопасности NASA — комитета, который призвал космическое агентство США как можно скорее разработать стратегию на случай окончания эксплуатации МКС.

Дальнейшая судьба лаборатории связана с ее расположением на низкой околоземной орбите, в разреженных верхних слоях атмосферы Земли. Там все, что набирает высоту, со временем снижается, поскольку тормозится постоянным потоком атмосферных частиц и утягивается обратно к нашей планете.

Без периодических разгонов космический аппарат, находящийся на низкой орбите, потерял бы скорость, а следовательно, и высоту, в итоге погрузившись в атмосферу достаточно глубоко, чтобы развалиться на части и сгореть. Поддержание орбиты МКС осуществляется преимущественно благодаря запускам российских грузовых кораблей «Прогресс», которые, состыковавшись со станцией, периодически включают свои двигатели, чтобы противодействовать постоянному снижению МКС.

Теоретически NASA и его партнеры могут переправить станцию на орбиту, лежащую за пределами атмосферы Земли. Но поднимать всю эту массу на такую большую высоту чрезвычайно дорого. И даже если бы МКС была заброшена и захоронена на подобной высокой орбите, она все равно представляла бы опасность: будучи очень старой и громоздкой, станция в конце концов неизбежно развалилась бы на огромное число обломков, которые могли бы повредить другие спутники.

Чтобы устранять такие неисправности, в космос приходится отправлять космонавтов (или астронавтов, как в этом случае). Фото сделано 3 ноября 2007 года / © Wikimedia Commons

«Нежелательно оставлять ее на орбите. Можно было бы относиться к ней как к музею, но она придет в негодность и развалится», — добавил Джонатан Макдауэлл, астрофизик из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, который также занимается отслеживанием спутников.

По словам Нилда, демонтаж МКС невозможен, поскольку ее разборка не предусматривалась, а любые попытки сделать это чреваты серьезными рисками из-за состарившихся компонентов, которые находились более двух десятилетий в экстремальных условиях космоса.

Если космическая станция прекратит свое движение по орбите, ей придется сгореть в сиянии славы. Это может произойти двумя способами: преднамеренным спуском в атмосферу, в процессе которого она разрушится, либо тем, что инженеры называют «неконтролируемым сходом с орбиты», то есть МКС упадет на поверхность Земли по случайной траектории. Последний вариант эффектен, но, несомненно, опасен. Международная космическая станция больше футбольного поля, и на пути ее орбиты проживает свыше 90 процентов населения Земли. До сих пор падающие обломки космических аппаратов не причиняли большого вреда людям и сооружениям, но МКС станет крупнейшим объектом, когда-либо сходившим с орбиты, и это легко может изменить ситуацию.

«Неконтролируемый сход способен привести к значительным разрушениям на Земле, в том числе к ранениям и гибели людей, к имущественному ущербу. Это был бы не самый удачный день», — предупредил Нилд.

По словам представителей NASA, самый безопасный способ доставить МКС на Землю — это направить ее в малонаселенные районы южной части Тихого океана, чтобы снизить риск ущерба.

Обычно NASA захоранивает объекты в Точке Немо (по имени героя Жюль Верна), также известной как Океанический полюс недоступности. Расстояние от нее до ближайшей суши равно 2688 километрам, а до населенной суши и еще больше / © Wikimedia Commons

Задача это трудная, потому что станция совершает один виток примерно за полтора часа, каждую минуту покрывая около 400 километров поверхности Земли. Наземная траектория постоянно меняется по мере того, как планета вращается. Чем больше времени МКС будет находиться в атмосфере, тем больше ее обломков будет распространяться вдоль этой траектории, повышая вероятность того, что какой-нибудь отколовшийся фрагмент произведет разрушения на поверхности. Но падение станции не должно происходить и слишком быстро: если МКС направить в атмосферу со слишком большим ускорением, возросшее сопротивление воздуха может оторвать от нее крупные сегменты, такие как солнечные батареи или отдельные модули, которые затем будут самостоятельно входить в плотные слои непредсказуемым и неконтролируемым образом.

Проблема усугубляется неправильной геометрией станции, поэтому крайне важно поддерживать ее стабильную ориентацию при погружении в атмосферу. Если МКС начнет кувыркаться во время снижения, то ракета, которая будет сводить ее с орбиты, тоже будет менять свое положение, что приведет к опасному отклонению МКС от курса.

Добавьте к этому тот факт, что атмосфера Земли очень нестабильна: она становится то толще, то тоньше в течение 11-летнего цикла активности Солнца и изменяется при переходе ото дня к ночи и обратно.

«Сведение с орбиты такого крупного объекта, как Международная космическая станция, очень и очень сильно зависит от того, как обстоят дела с плотностью атмосферы. В принципе, этот параметр невозможно предсказать заблаговременно», — сказал Дэвид Арнас, аэрокосмический инженер из Университета Пердью.

С учетом всех этих факторов процесс сведения МКС с орбиты в идеале будет выглядеть так. По прошествии нескольких недель или месяцев естественного орбитального снижения на высоте приблизительно 400 километров над Землей специальный корабль, пристыкованный к космической станции, запустит свои двигатели. После того как МКС преодолеет примерно половину пути к поверхности планеты, она начнет испытывать дестабилизирующее воздействие. На высоте примерно 200 километров диспетчеры скорректируют траекторию МКС, управляя работой двигателей ракеты так, чтобы превратить близкую к круговой орбиту станции в эллипс с ближайшей к Земле точкой, или перигеем, в 150 километрах над планетой. Это поможет свести к минимуму время, которое станция проведет в низких, более плотных слоях атмосферы на заключительном этапе спуска.

Одна из схем сведения МКС с орбиты / © The Planetary Society

Из этого 150-километрового перигея по команде Центра управления полетами ракета даст станции последний импульс, подталкивая ее еще ниже — так, чтобы она упала в южной части Тихого океана.

«За этим будет наблюдать весь мир», — напомнила Кросс. Поэтому на кон будет поставлено многое.

Что нужно для осуществления этого дерзкого замысла? До недавнего времени представители NASA заявляли, что несколько российских кораблей «Прогресс» — возможно, три — будут вместе сводить МКС с орбиты. Но этот план был в лучшем случае предварительным из-за трудностей с координацией работы отдельных кораблей.

«Даже при благоприятных условиях это было бы непросто. Нужно за очень короткий период времени построить, запустить, состыковать несколько кораблей „Прогресс“, чтобы они выполнили свою задачу», — объяснил Нилд.

Что касается американо-российского партнерства на МКС, то дела идут не очень хорошо. Из-за конфликта на Украине отношения между этими двумя странами достигли самого низкого уровня со времен холодной войны, что осложнило сотрудничество и по космической станции.

К тому же Россия допустила, что выйдет из партнерства, не дожидаясь, когда NASA будет к этому готово, и не дала никаких гарантий, что при таком сценарии предоставит корабли «Прогресс» для контролируемого схода МКС с орбиты. Поэтому американский корабль, способный вернуть МКС на Землю, становится желанной целью для NASA и США.

Но если NASA хочет получить аппарат, сконструированный на базе тех кораблей, которые входят сейчас в состав глобального космического флота, добавил Макдауэлл, то выбор не так уж велик. «То, что первым приходит в голову, когда вы начинаете думать об этом: у таких кораблей просто недостаточно мощности для финального кратковременного импульса», — сказал Макдауэлл.

Станция «Мир» за три года до ее затопления. В тот раз удалось свести старую станцию с орбиты всего одним «Прогрессом». Однако «Мир» имел массу в 124 тонны, а не в 440+, как МКС / © Wikimedia Commons

Наиболее подходящая из существующих технологий, по его мнению, — европейский служебный модуль программы «Артемида», который приводил в действие беспилотную капсулу «Орион» в ее путешествии вокруг Луны прошлой осенью, а в конце этого десятилетия должен помочь высадить людей на лунную поверхность. Все остальное, по словам Макдауэлла, либо слишком слабое, либо слишком мощное, либо просто неспособное нести достаточно топлива для выполнения задачи, поэтому NASA запрашивает коммерческие предложения по новому, специально построенному аппарату.

Независимо от того, какой аппарат выберет NASA — новый или уже существующий, адаптированный для этой задачи, решение повлияет не только на американо-российские отношения, но и на многие другие, лежащие в основе сотрудничества по МКС.

Завершение эксплуатации космической станции предполагает такую же общую ответственность, как ее строительство и техническое обслуживание, но в опубликованных документах NASA не проясняется, подписались ли канадское, японское, европейское или российское космическое агентство под планом, осуществляемым США.

Приближающееся окончание мегапроекта дает пищу и для другой темы международных дискуссий, посвященных будущему партнерству в космосе. NASA уже выстраивает двусторонние партнерские отношения со странами, заинтересованными в освоении Луны в рамках Соглашений Артемиды, хотя Россия в их число не входит. Китай, которому федеральное законодательство США долгое время запрещало участвовать в МКС, теперь вышел на передовые позиции в космической отрасли с собственной орбитальной лабораторией, а также роботизированными лунными и марсианскими миссиями. Приведет ли гибель МКС к разрядке напряженности между США и Китаем, остается только догадываться.

Повреждения радиаторов охлаждения МКС. Без нормального охлаждения выживание людей на станции было бы крайне затруднено / © Wikimedia Commons

Очевидно одно, подчеркнула политолог Кросс, никакие будущие международные формы партнерства не смогут повторить МКС, которая, скорее всего, останется уникальным, выдающимся достижением.

«Круг стран, участвующих в освоении космоса, будет выглядеть совсем иначе, чем в те времена, когда Россия и США начинали сотрудничать на МКС», — сказала она, добавив, что надеется на сохранение партнерских отношений до драматического конца космической станции.

Когда бы МКС ни вернулась на Землю, ее затопление станет одной из наиболее печально-знаменательных вех в долгой и славной истории космических полетов. «Не часто предоставляется возможность совершить такой маневр. Они будут очень, очень нервничать, когда им придется это делать», — подытожил Арнас.



 
Каталог RSS-каналов (RSS-лент) — RSSfeedReader
Top.Mail.Ru
Яндекс.Метрика
© 2009–2024 Михаил Смирнов
Сайт использует cookie и javascript. Никакая личная информация не собирается
Всего заголовков: 20
По категориям:
• Все заголовки
По датам:
• Все заголовки
• 2024-03-21, Чт (1)
• 2024-03-14, Чт (1)
• 2024-03-11, Пн (1)
• 2024-02-27, Вт (1)
• 2024-02-24, Сб (1)
• 2024-02-23, Пт (1)
• 2024-02-20, Вт (1)
• 2024-02-13, Вт (1)
• 2024-02-09, Пт (1)
• 2024-02-08, Чт (1)
• 2024-01-29, Пн (1)
• 2024-01-28, Вс (1)
• 2024-01-25, Чт (1)
• 2024-01-23, Вт (2)
• 2024-01-22, Пн (1)
• 2024-01-19, Пт (2)
• 2024-01-16, Вт (1)
• 2024-01-14, Вс (1)
По авторам:
• Все заголовки
• Александр Березин (10)
• Андрей (1)
• Василий Парфенов (3)
• Игорь Байдов (3)
• Мария Азарова (2)
• Руслан Руслан (1)