Так полетим!

Недавно наше издание подводило итоги успехов международной космонавтики в прошедшем 2017 году. Настало время посмотреть вперед — о предстоящих запусках ракет и космических кораблей, сближениях зондов с астероидами и амбициозных планах по исследованию Луны по просьбе N + 1 рассказывает блогер и популяризатор космонавтики Виталий «Зеленый Кот» Егоров.

Ракеты

Falcon Heavy (SpaceX)

Пожалуй, самое крупное ожидаемое событие, к которому будет привлечено внимание всего мира, — это предстоящие в январе или феврале летные испытания сверхтяжелой ракеты Falcon Heavy американской частной компании SpaceX.

Дата пуска в течение нескольких лет неоднократно переносилась и до сих пор не объявлена, хотя ракета уже устанавливалась на стартовом столе. Falcon Heavy, которая вдвое мощнее самой грузоподъемной ракеты современности, — Delta IV Heavy — должна запустить на межпланетную траекторию имитатор груза, на роль которого выбран личный электромобиль Tesla Roadster основателя SpaceX Илона Маска.

Falcon Heavy представляет собой развитие семейства ракет Falcon. Сверхтяжелая ракета собрана из трех первых ступеней ракет Falcon 9. Боковые ускорители готовящейся к пуску Falcon Heavy уже участвовали в космических запусках, были безопасно возвращены и подготовлены к новому пуску. Центральный блок сверхтяжелой ракеты близок по конструкции боковым, но имеет усиленную конструкцию с элементами креплений боковушек.

Все три блока рассчитаны на возвращение, что серьезно снижает грузоподъемность ракеты, хотя она сохраняет двукратное превосходство в грузоподъемности перед конкурентами и при этом стоит меньше большинства из них. Falcon Heavy оценивается в 90 миллионов долларов в многоразовом варианте, что вчетверо дешевле Delta IV Heavy, вдвое дешевле Ariane 5 и в полтора раза дешевле Atlas 5. Единственный конкурент Falcon Heavy в грузоподъемности — это «государственная» сверхтяжелая ракета SLS, которую производит консорциум американских компаний по заказу NASA. При этом один пуск SLS оценивается в миллиард долларов, а первый из них ожидается в 2019 году.

SS-520-4 (JAXA)

Экспериментальная сверхлегкая японская ракета должна вывести на низкую околоземную орбиту спутник массой около 3 килограмм. Первый пуск такой ракеты произвели в январе прошлого года, но он закончился неудачей. Хотя изначально японское космическое агентство JAXA не предполагало возвращаться к этому проекту, современный интерес к малым ракетам побудил его выделить еще три миллиона долларов и повторить попытку.

Electron (RocketLab)

Новозеландская частная космическая компания RocketLab на деньги американских инвесторов разрабатывает сверхлегкую ракету для коммерческих запусков. Ракета должна выводить 200 килограмм на низкую околоземную орбиту, запланированная стоимость пуска — пять миллионов долларов.

RocketLab уже разработала ракетные двигатели собственной конструкции, провела их испытания по отдельности и в составе первой и второй ступени. В мае 2017 года компания предприняла попытку космического запуска имитатора полезной нагрузки, но пуск пришлось аварийно прекратить уже в космосе на этапе работы второй ступени. В начале 2018 года должен состояться второй тестовый пуск, на котором уже будет несколько коммерческих спутников от двух заказчиков.

Космические корабли и станции

Dragon 2 (SpaceX)

Пилотируемый космический корабль для полетов астронавтов на низкую околоземную орбиту NASA заказывало компании SpaceX еще в 2014 году, стоимость программы Commercial Crew Development оценивалась в 2,6 миллиарда долларов. Еще ранее были проведены предварительные работы по пилотируемому кораблю, которые обошлись еще в полмиллиарда долларов. В стоимость разработки входит и создание скафандра для повышения безопасности космического полета.

Корабль должен обладать способностью доставлять на МКС до семи членов экипажа. По словам Илона Маска, полет корабля будет проходить в автоматическом режиме, хотя предусмотрена возможность и ручного управления. Корабль создается частично многоразовым — спускаемая капсула будет запускаться многократно.

Судя по всему, SpaceX по собственной инициативе создает не просто корабль для обслуживания околоземной станции, а закладывает возможности межпланетного перелета. Сюда входит длительный срок автономного полета — не менее недели — и возможность входа в атмосферу на второй космической скорости (около 11 километров в секунду). Илон Маск год назад объявил о готовности запускать космических туристов к Луне в Dragon 2 на ракете Falcon Heavy.

В 2018-м году ожидается первый запуск корабля в беспилотном режиме, и на самый конец года заявлен пилотируемый пуск, но скорее всего его перенесут на следующий год. Стоимость одного полета Dragon 2 на Falcon 9 с экипажем для государственного бюджета должна составить 405 миллионов долларов, что в пересчете на одного пассажира дает 58 миллионов. Таким образом, Илон Маск сдержал свое обещание доставлять астронавтов на станцию дешевле, чем это делает Роскосмос, цена которого для NASA сегодня составляет 81 миллион долларов за астронавта.

Starliner (Boeing)

Этот космический корабль производится в рамках той же программы NASA, что и Dragon 2, — Commercial Crew Development. Boeing точно так же создает частично многоразовый космический корабль для пилотируемых полетов к МКС, только суммарно за 4,8 миллиарда долларов. О возможности межпланетных полетов не объявлялось. Зато этот корабль сможет стать первым американским кораблем капсульного типа, который будет садиться на сушу, в отличие от всех предыдущих и последующих, которые спускаются в море.

Starliner должен обеспечивать полет на МКС до семи человек. Стоимость полета корабля для NASA составляет 654 миллиона долларов, или 94 миллиона за астронавта. Boeing рассматривает возможность использования Starliner не только по государственным заказам, но и частным, например для полетов к проектируемой частной коммерческой космической станции компании Bigelow Aerospace.

Запуск модуля МЛМ «Наука» («Роскосмос»)

Аббревиатура МЛМ означает «многофункциональный лабораторный модуль», но на место первой буквы в ней хочется подставить «многострадальный» — производство лабораторного модуля российского сегмента Международной космической станции началось еще в 1995 году, а полететь он должен был в 2011 году. Доработки и исправление заводского брака потребовали еще несколько лет.

Запуска «Науки» ожидает большое количество научных экспериментов и исследований, которые должны проводиться на МКС. МЛМ будет использоваться для проведения экспериментов, поддержания ориентации станции, стыковки пилотируемых и грузовых кораблей, транзита топлива от грузовиков «Прогресс». На внешней части модуля может размещаться дополнительное оборудование, плюс манипулятор European Robotic Arm. По текущим планам «Роскосмоса», модуль должен быть доставлен на МКС до декабря 2018 года тяжелой ракетой «Протон-М».

Низкоорбитальный интернет

OneWeb (Qualcomm, Airbus, Virgin и другие)

Новый спутниковый оператор, который появился в 2014 году, планирует запуск низкоорбитальной спутниковой группировки для глобального интернет-вещания. В начале проекта количество спутников предполагалось от 648 штук, сейчас планируется более 2000. OneWeb основала группа компаний, в которую вошли производители электроники Qualcomm, производители аэрокосмической техники Airbus и Virgin, несколько венчурных фондов и даже Coca Cola. Один миллиард долларов вложил японский SoftBank.

Для производства такого количества спутников компании пришлось изменить все подходы к конструированию космической техники, которые выработали производители на сегодняшний день. Практически впервые спутники потребовалось производить в конвейерном режиме. В этом году предполагается совершить несколько пусков ракет, чтобы вывести первую часть группировки для проведения тестов бортовых систем спутников и наземных средств.

Пуски будут совершаться как средствами участников проекта — компанией Virgin Orbital, так и заказанными пусками у Arianspace, «Роскосмоса» и Blue Origin.

Первый коммерческий пуск с «Восточного»

Две ракеты серии «Союз-2.1 б» должны запустить сначала 10, затем 32 спутника коммерческой компании OneWeb в конце года. Компания уже подписала соглашение с «Роскосмосом» на 21 «Союз», которые будут запущены с космодрома «Восточный» или с космодрома «Куру» во Французской Гвиане, через оператора Arianspace.

Межпланетная космонавтика

InSight (NASA)

Марсианский посадочный аппарат NASA должен отправиться к Красной планете в мае. Главная его задача — пробурить шестиметровую скважину и заняться изучением сейсмических волн и тепловых потоков, распространяющихся в недрах Марса.

Аппарат должен высадиться на равнине Элизий, которая достаточно удобна для безопасной посадки и близка к экватору, чтобы солнечные батареи аппарата смогли его питать несколько лет. Химических исследований или поиска жизни на такой глубине не предполагается, хотя пока рекордная глубина, до которой добирался марсоход Curiosity составляет 7,5 сантиметра.

BepiColombo (ESA, JAXA)

Целая группа автоматических межпланетных станций должна вылететь к Меркурию в октябре. Перелетный блок Mercury Transfer Module должен вывести на околомеркурианскую орбиту европейский спутник Mercury Planetary Orbiter и японский спутник Mercury Magnetospheric Orbiter. Аппараты займутся изучением поверхности и экзосферы ближайшей к Солнцу планеты — ее атмосферы, ионосферы, магнитного поля, и их взаимодействие с солнечным ветром.

Российский прибор МГНС (Меркурианский гамма- и нейтронный спектрометр), размещенный на европейском зонде, сможет определить некоторые химические элементы в коре планеты, в том числе радиоактивные, и заняться поиском воды в приповерхностном слое грунта. Правда, произойдет это нескоро — из-за сложности полета к Меркурию аппараты выйдут на орбиту планеты только к концу 2025 года.

Parker Solar Probe (NASA)

Еще ближе к Солнцу должен подобраться аппарат NASA. Солнечный зонд должен выйти на орбиту вокруг Солнца на экстремально близком расстоянии от звезды — около 6,5 миллиона километров, то есть почти в десять раз ближе Меркурия, над поверхностью солнечной фотосферы.

Аппарат погрузится в солнечную корону, чтобы изучить ее изнутри и установить процессы, которые становятся причиной выбросов солнечной радиации и солнечного ветра. От интенсивного облучения зонд будет прикрываться карбоновым композитным щитом. Старт ожидается ближайшим летом, а прибытие к Солнцу — в конце 2024 года.

Встреча астероида Рюгу и Hayabusa 2 (JAXA)

Японская автоматическая межпланетная станция, стартовавшая в 2014 году, должна прибыть к своей цели — астероиду Рюгу. 900-метровый астероид из околоземного семейства Аполлонов обнаружили в 1999 году. Он относится к распространенному типу углеродистых астероидов, в составе которых, кроме горных пород, присутствует большое количество углерода. Предполагается, что в породе Рюгу найдется какой-то процент воды.

В 2018 году произойдет сближение Hayabusa 2 с астероидом и его картографирование. В следующем году на поверхность будут сброшены взрывающийся импактор и прыгающий исследовательский зонд, созданный в Европе. Hayabusa 2 должна добыть несколько грамм астероидного вещества и вернуть на Землю к концу 2020 года.

Встреча астероида Бенну и OSIRIS-REx (NASA)

Похожая на Hayabusa 2 программа реализуется и американским зондом OSIRIS-REx. Даже цели у них примерно одинаковы: Бенну — тоже астероид группы Аполлонов, размером в полкилометра, только углерода в нем еще больше, чем у Рюгу. Ученые надеются добыть на нем породу с органическими соединениями, которые остались со времен формирования Солнечной системы и с которых, вероятно, началась и жизнь на Земле.

К августу OSIRIS-REx приблизится к астероиду на расстояние до двух миллионов километров и начнет процедуру сближения для научных операций — картографирования и спектрального зондирования. Процедура забора грунта ожидается в 2019 году, а возвращение зонда — осенью 2023 года.

Сближение MU69 и New Horizons (NASA)

Астероид (более правильное название «транснептуновый объект пояса Койпера») MU69 вращается на расстоянии около 6,5 миллиарда километров (44 астрономические единицы) от Солнца и станет самым дальним космическим телом, которое когда либо посещал космический аппарат землян.

Зонд NASA New Horizons летом 2015 года пронесся мимо Плутона и его спутников и на протяжении двух следующих лет передавал полученные снимки на Землю. Прямолинейную траекторию зонда, несущегося из Солнечной системы на третьей космической скорости, можно лишь слегка подкорректировать ракетными двигателями с небольшим запасом топлива. Поэтому телескоп Hubble специально высматривал подходящие объекты и нашел MU 69.

Транснептуновый объект, предположительно, имеет 30 километров в поперечнике и очень вытянутую форму, либо представляет собой двойную систему. Самое тесное сближение MU69 и New Horizons произойдет 1 января 2019 года, но первые снимки, сделанные с расстояния в несколько миллионов и даже сотен километров, мы сможем увидеть только осенью следующего года.

Возвращение на Луну

Google Lunar XPrize

В этом году наступает кульминационный момент для участников конкурса Google по запуску частного лунохода на Луну. До конца марта коллективы разработчиков, претендующие на призовые 30 миллионов долларов, должны совершить запуск своих аппаратов.

К финалу вышло пять команд: Moon Express (США), SpaceIL (Израиль), HAKUTO (Япония), TeamIndus (Индия), Synergy Moon (международная). Для достижения цели некоторые команды-участники привлекли инвестиции, в несколько раз превышающие размер приза от Google, но на этом этапе деньги для них не главное — они рассматривают свое участие в конкурсе как первый шаг в деле коммерческого освоения дальнего космоса. Тем не менее, ряд команд все же столкнулся с нехваткой финансирования. Индийцам не хватает 20 миллионов долларов, израильтянам — около 10 миллионов.

Участников могут ждать и другие сложности. По неподтвержденной информации, индийская команда не готова к полету не только финансово, но и технологически — многие элементы системы еще не подготовлены и не прошли испытания, а контракт на использование ракеты PSLV, заключенный в 2016 году, на сегодня расторгнут.

У других команд не все хорошо с носителями. Так, Moon Express планирует запускать свой аппарат на ракете Electron, которой только предстоят успешные испытания, а Synergy Moon собирается лететь на ракете Neptune 1000, разработка которой находится в неопределенной фазе — она еще не проходила летные испытания, и ее старт к назначенному сроку маловероятен. Японская команда HAKUTO получила средства, необходимые для завершения проекта, но их полет на индийской ракете PSLV предполагается совместно с TeamIndus и находится под угрозой, если индийская команда не найдет необходимые средства.

Chandrayaan 2 (ISRO)

Индийское космическое агентство продолжает покорять Луну, намереваясь совершить первую в истории автоматическую посадку в приполярном регионе и спустить на поверхность небольшой луноход. Полюса Луны интересуют многих ученых из-за возможных залежей водяного льда или соединений гидроксильной группы.

Повышенное содержание водорода в приполярных областях обнаружил американский зонд Lunar Prospector в 90-е годы и уточнил российский прибор LEND на спутнике NASA LRO. Радар индийского зонда Chandrayaan 1 тоже определил в приполярных регионах возможные залежи водяного льда. Интерес к полюсам проявляет и «Роскосмос», однако отправка российских зондов серии «Луна» постоянно откладывается, так что ближайший запуск назначен на 2019 год.

Chandrayaan 2 должен стартовать в марте 2018 года и спустя несколько недель выйти на 100-километровую окололунную орбиту. На ней должен остаться орбитальный модуль, а спускаемый аппарат отправится на встречу с поверхностью. Спускаемый аппарат и луноход проработают всего пару земных недель — один лунный день, после чего ночной холод приведет к выходу их из строя. Орбитальный аппарат должен работать в течение года и снимать Луну в разных спектральных диапазонах, в том числе «дальнобойной» камерой с разрешением 25 сантиметров. Для сравнения, сейчас самые лучшие снимки Луны — разрешением 35 сантиметров — получил LRO, когда снимал место посадки Apollo 17.

Chang'e 4 (CNSA)

У Китая еще более амбициозная лунная программа. Запустив два лунных спутника в 2007 и 2010 годах и высадив луноход в 2013 году, китайская космонавтика планирует наращивать успех. В 2018 году планируются два запуска с целью доставки лунохода на обратную сторону Луны. Это будет уникальная посадка, не имеющая аналогов — ранее все садились на видимой стороне.

Для управления луноходом летом запустят орбитальный ретранслятор, и если запуск пройдет успешно и спутник будет работоспособен, то к концу года полетит и луноход. Технически он будет повторять проект Chang'e 3, только некоторые эксперименты и приборы будут иными. Любопытно, что в этот раз планируется провести биологический эксперимент с разведением мучных червей в условиях лунной гравитации. Предполагается, что личинки большого мучного хрущака могут стать основой для пищевого рациона будущих лунных поселенцев.

Виталий Егоров