Небо становится ближе

Уходящий 2018 год стал успешным для космической индустрии — число запусков выросло, новые ракеты совершили свой первый полет, а несколько важных научных экспедиций отправились к другим телам Солнечной системы. Но успеха в 2018 году достигли не все. Мы решили вспомнить важнейшие этапы развития космонавтики за последние двенадцать месяцев и сравнить достигнутое с изначальными планами, а заодно напомнить, что государственные агентства и частные компании наметили на 2019 год.

Статистика запусков

Один из самых объективных показателей развития и состояния космической индустрии — количество запусков. И по этому показателю 2018 год был гораздо более успешным, чем предыдущие, а также достаточно знаковым. Впервые за почти три десятилетия общее количество запусков перевалило за сотню — в 2018 году их было 114. И если вы думаете, что виной этому стала SpaceX, каждый год запускающая все больше ракет, то вы ошибаетесь.

Компания Илона Маска действительно запустила 21 ракету, а не 18, как в 2017 году, но это лишь небольшой шаг вперед по сравнению с тем, что удалось Китаю. Эта страна стала абсолютным лидером, запустив 39 ракет. Еще более впечатляющим это достижение делает то, что еще в прошлом году Китай запускал меньше 20 ракет.

России же удалось лишь сохранить количество запусков на прежнем уровне, причем без неудач снова не обошлось — в октябре «Союз ФГ» не смог доставить пилотируемый корабль «Союз МС-10» к МКС из-за столкновения сегментов первой ступени в полете.

Первые полеты

Falcon Heavy

Выросло в уходящем году не только количество запусков, но и количество ракет, благодаря которым эти запуски становятся возможными. Самым запоминающимся был первый запуск сверхтяжелой ракеты Falcon Heavy. SpaceX разрабатывала новую ракету-носитель на протяжении нескольких лет и изначально планировала запустить ее еще в 2013 году. В итоге, из-за неоднократных переносов, в первый полет ракета отправилась лишь в начале 2018 года.

Falcon Heavy основана на конструкции младшей ракеты Falcon 9 и отличается от нее наличием боковых ускорителей, а также усиленной конструкцией центрального сегмента. Основное отличие, которое дают ракете добавленные боковые ускорители — это повышенная грузоподъемность. В одноразовой конфигурации ракета способна выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой до 63,8 тонны, а на геопереходную орбиту — массой до 26,7 тонны.

Однако фактически такие возможности пока не востребованы рынком, поэтому, скорее всего, компания почти всегда будет запускать Falcon Heavy с последующим возвращением всех трех ступеней. В такой конфигурации характеристики ракеты намного скромнее, и она сможет вывести лишь 8 тонн полезной нагрузки на геопереходную орбиту.

При этом цена вывода килограмма полезной нагрузки на орбиту такой ракетой гораздо меньше, чем у всех конкурентов. По состоянию на декабрь 2018 года у компании запланировано уже пять коммерческих запусков на Falcon Heavy.

Первый запуск Falcon Heavy произошел 6 февраля 2018 года. Запуск привлек очень много внимания, причем не только среди поклонников ракетной техники. К примеру, прямая трансляция запуска на YouTube стала второй по количеству зрителей за всю историю сервиса.

Вероятно, немалую роль сыграла даже не сама ракета, а ее тестовая полезная нагрузка. Илон Маск решил отправить на ракете свой личный электромобиль Tesla Roadster, который теперь практически вечно будет летать по орбите вокруг Солнца (текущее местоположение автомобиля можно посмотреть здесь). Кроме того, интереса добавила практически одновременная посадка трех сегментов первой ступени. Правда, один из них все же немного омрачил всеобщую радость, разбившись о поверхность океана.

Falcon 9 Block 5

В 2018 году SpaceX впервые запустила и новую модификацию Falcon 9, которая получила множество небольших доработок, призванных повысить ресурс первой ступени. Теперь общий ресурс первой ступени Block 5 равен примерно ста пускам, а серьезный межполетный ремонт будет необходим лишь после каждого десятого запуска.

SpaceX уже начала демонстрировать возросшие возможности новой модификации, запустив одну и ту же первую ступень три раза подряд.

Electron

Интересно, что остальные первые полеты в 2018 году произошли на другом «полюсе» ракетной техники — в сегменте легких и сверхлегких ракет. В конце января 2018 года в первый успешный полет отправилась американо-новозеландская двухступенчатая ракета Electron, разработанная Rocket Lab.

Первая попытка ее запуска произошла еще в мае 2017 года, но из-за неполадок системы телеметрии ракета не достигла орбиты. Во время первого успешного полета Rocket Lab сразу отправила в космос коммерческие грузы в виде трех кубсатов, а также запустила собственный большой зеркальный шар с 65 гранями.

После этого Rocket Lab запускала Electron с коммерческой полезной нагрузкой еще два раза, причем в декабре она впервые отправила в космос аппараты NASA по программе Venture Class Launch Services.

В 2019 году компания собирается увеличить темп запусков в несколько раз — если все пойдет по плану, то Electron побывает на орбите 16 раз.

Один из запусков должен стать знаковым для Rocket Lab, потому что он произойдет не с космодрома в Новой Зеландии, а с новой стартовой площадки на космодроме Уоллопс в американском штате Виргиния. Компания уже начала оборудовать площадку и ангар для сборки ракет, и рассчитывает, что первый запуск с нее произойдет в третьем квартале 2019 года.

ZQ-1

Помимо бурного развития государственной космонавтики, в Китае сразу несколько частных компаний приблизились к первому орбитальному полету. Ближе всех к нему оказалась LandSpace, которая в октябре запустила свою ракету-носитель ZQ-1, но первый полет закончился неудачей из-за некорректной работы третьей ступени.

ZQ-1 — это трехступенчатая ракета-носитель легкого класса, способная выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой до 300 килограмм. Одна из ее главных особенностей заключается в том, что во всех трех ступенях используются твердотопливные двигатели. Также LandSpace разрабатывает ракету ZQ-2, которая уже будет работать на жидкостных метан-кислородных двигателях и сможет выводить на низкую околоземную орбиту грузы массой до четырех тонн.

Предварительно полет ZQ-2 назначен на 2020 год, однако неизвестно, повлияет ли не эту дату неудачный первый запуск ZQ-1.

SS-520

Самой необычной ракетой, совершившей первый полет в 2018 году, стала японская SS-520, разработанная IHI Corporation. Как и ZQ-1, она имеет три ступени с твердотопливными двигателями, но отличается массой полезной нагрузки. У SS-520 она составляет лишь четыре килограмма, что делает ее самой легкой орбитальной ракетой в мире.

Научные миссии за пределы околоземной орбиты

Google Lunar XPRIZE

Открыть год далеких космических миссий должен был конкурс Google Lunar XPRIZE, в рамках которого пять финалистов должны были отправить на поверхность Луны свои аппараты, способные передавать качественные снимки и перемещаться по поверхности. Поскольку ни одна из команд явно не успевала подготовиться к 31 марта 2018 года, организаторы досрочно объявили об окончании конкурса без победителей.

Тем не менее, конкурс не прошел зря, потому что его участники продолжили развивать свои наработки. Например, SpaceIL должна отправить свой посадочный аппарат к Луне в феврале 2019 года, причем он может помочь Израилю стать четвертой страной, чей аппарат совершил мягкую посадку на Луну.

Еще один финалист конкурса ispace объявил, что отправит свой посадочный аппарат на Луну в 2020 году. Наконец, компания Moon Express, которая тоже участвовала в Lunar XPRIZE, стала участником программы NASA по доставке грузов на Луну.

InSight

Пятого мая к Марсу отправились разработанный в NASA посадочный аппарат InSight и первые межпланетные кубсаты, которые пролетели мимо планеты и помогли сохранить связь с InSight во время его посадки. 26 ноября аппарат InSight сел в засыпанный песком кратер на поверхности Марса и передал свои первые снимки.

Цель InSight заключается в изучении структуры планеты и ее геологической активности с помощью нескольких инструментов, часть из которых будут работать не на самой платформе, а вокруг нее. В конце декабря зонд с помощью своего роботизированного манипулятора поставил на грунт сейсмограф, а в конце января он должен выгрузить на поверхность Марса электромеханический бур для создания пятиметровой скважины.

Более подробно о миссии можно прочитать в нашем материале «Заглянуть внутрь Красной планеты».

«БепиКоломбо»

В октябре к Меркурию отправилась миссия «БепиКоломбо», разработанная совместно специалистами ESA и JAXA. В состав экспедиции входят два научных зонда, а также перелетный модуль, которому предстоит корректировать орбиту аппаратов. После прибытия на стабильную орбиту вокруг Меркурия зоны разделятся и начнут свои основные научные миссии на разных орбитах.

Один из них будет изучать поверхность Меркурия, а второй займется исследованием магнитного поля планеты. Вскоре после запуска «БепиКоломбо» прислал первые снимки, а в декабре состоялось первое успешное включение научных приборов.

Более подробно о том, какие задачи будет выполнять «БепиКоломбо», можно узнать из нашего материала «На Меркурий за водой».

«Паркер»

Двенадцатого августа к Солнцу отправился зонд «Паркер», который будет изучать звезду с рекордно малого расстояния, составляющего шесть миллионов километров, или 9-10 солнечных радиусов. Поскольку зонд будет находиться так близко, инженерам миссии пришлось разработать эффективный тепловой щит, защищающий аппаратуру. Его наружная поверхность способна выдерживать нагревание до 1400 градусов Цельсия. Кроме того, защищать зонд будет жидкостная система охлаждения.

Большая часть научных инструментов зонда будут изучать электромагнитные поля вблизи звезды, а оптический телескоп WISPR поможет собрать данные о солнечной короне и солнечном ветре. Более подробно об устройстве зонда и его задачах мы рассказали в материале «Навстречу солнечному ветру».

«Хаябуса-2» и OSIRIS-REx

2018 год стал вехой в истории изучения астероидов, потому что в течение него сразу два космических аппарата добрались до своих целей — японский зонд «Хаябуса-2» приблизился к астероиду Рюгу, а американский зонд OSIRIS-REx прибыл к астероиду Бенну.

В целом, миссии обоих аппаратов похожи — сначала они будут изучать свои цели с орбиты, а затем соберут образцы грунта и доставят их на Землю. Более того, похожими оказались и сами астероиды.

За время свой работы зонды собрали достаточно много данных. Например, OSIRIS-REx обнаружил на Бенну признаки существования минералов, в прошлом контактировавших с жидкой водой.

Миссия «Хаябуса-2» в этом году была более насыщенной, во многом благодаря тому, что в ее состав входят сразу несколько аппаратов. 21 сентября «Хаябуса-2» сбросил на астероид два аппарата MINERVA-II 1, которые передали на зонд множество снимков и красивую анимацию движения Солнца. А 3 октября «Хаябуса-2» сбросил на Рюгу еще один зонд MASCOT, оснащенный большим количеством инструментов, в том числе инфракрасным гиперспектральным микроскопом, радиометром и магнитометром.

За 17 часов MASCOT три раза поменял свое положение и передал все собранные данные на основной зонд. Главный этап миссии «Хаябуса-2» — забор грунта с поверхности астероида — отложили на 2019 год.

«Чанъэ-4»

Китай в 2018 году отличился не только ростом числа космических запусков, но и уникальной научной экспедицией. В начале декабря был запущен луноход «Чанъэ-4», который должен стать первым аппаратом в истории, совершившим мягкую посадку на обратную сторону Луны. Поскольку луноход на обратной стороне Луны не сможет общаться с Центром управления полетами напрямую, за полгода до этого Китай запустил к Луне еще один аппарат Queqiao. Он расположился на гало-орбите вокруг точки Лагранжа L₂ системы Земля-Луна — она располагается на прямой, соединяющей оба тела, за Луной. Ожидается, что посадка лунохода состоится в январе 2019 года.

«Чандраян-2»

Еще одна лунная миссия тоже должна была отправиться в полет в 2018 году. Индийская организация космических исследований собиралась запустить к Луне свой первый посадочный аппарат «Чандраян-2». Эта миссия состоит из орбитального аппарата, посадочного модуля, а также расположенного внутри него небольшого лунохода. Посадочный модуль и луноход проработают на Лунной поверхности всего две недели, а расчетный срок жизни орбитального спутника равен году.

Изначально запуск миссии был запланирован на первую половину 2018 года, но затем его перенесли на январь 2019. Интересно, что практически в это же время к Луне отправится израильский посадочный аппарат, поэтому на данный момент неизвестно, кто станет четвертой страной в истории, посадившей свой космический аппарат на Луну.

Охотники за экзопланетами TESS и «Кеплер»

В 2018 году произошла «смена караула» среди аппаратов, изучающих экзопланеты. В конце октября прекратил работу телескоп «Кеплер», который за девять лет своей деятельности помог открыть 2327 планет за пределами Солнечной системы, а также обнаружить еще 4707 кандидатов в экзопланеты, которые пока не подтверждены другими телескопами. Более подробно об итогах миссии можно узнать из нашего материала «Наследие «Звездного вестника».

Но потеря «Кеплера» не означает, что научное сообщество осталось без инструмента для поиска экзопланет - за полгода до этого был запущен космический телескоп нового поколения TESS. Телескоп успешно включил свои приборы и уже успел снять первые экзопланету и комету.

Trace Gas Orbiter

Trace Gas Orbiter - это марсианский орбитальный аппарат, вышедший на орбиту Марса еще в 2016 году. В последующие полтора года он был занят корректированием своей орбиты до круговой. В апреле 2018 года корректировка закончилась и аппарат включил свои приборы.

Аппарат уже прислал свои первые снимки поверхности Марса и на данный момент находится в активной фазе исследования Красной планеты.

Dawn

Еще одной потерей 2018 года стала миссия Dawn, которая за предыдущие 11 лет успела изучить сразу два крупных объекта - астероид Весту и карликовую планету под названием Церера. Миссия позволила собрать множество данных об этих объектах и обнаружить на них крайне необычные объекты. Так, на Церере Dawn нашел яркие белые пятна, ледяной вулкан и даже признаки замерзшего подземного океана.

В конце года у аппарата закончилось топливо, позволявшее ему направлять антенну на Землю, поэтому миссия подошла к концу. Тем не менее, Dawn продолжит летать на орбите Цереры на протяжении 50 лет с вероятностью 99 процентов.

Пилотируемые полеты

«Союзы»

К сожалению, российские пилотируемые космические корабли в 2018 году отметились прежде всего своими неудачами. Сначала в пристыкованном к МКС корабле «Союз МС-09» нашли отверстие, через которое происходила утечка воздуха. Отверстие быстро загерметезировали эпоксидной смолой. По поводу причин его возникновения выдвигались различные версии, однако официально «Роскосмос» и NASA так и не объявили, кто и на каком этапе его проделал.

Для расследования «Роскосмос» решил вскрыть обшивку «Союз МС-09» с внешней стороны и передать фотографии, а также фрагменты самой обшивки специалистам на Земле. Сделать это изначально должны были командир «Союз МС-09» Сергей Прокопьев и командир следующего корабля «Союз МС-10» Алексей Овчинин. Однако планы пришлось срочно поменять из-за неудачи следующего корабля, на этот раз гораздо более серьезной.

Одиннадцатого октября ракета «Союз ФГ» с космическим кораблем «Союз МС-10» на борту стартовала с космодрома Байконур, но при разделении сегментов первой ступени один из боковых ускорителей врезался в центральный сегмент. Вскоре после этого система аварийного спасения отвела корабль с двумя членами экипажа от неисправной ракеты, после чего посадочная капсула приземлилась недалеко от города Жезказган в Казахстане.

Космонавты (согласно расчетам NASA, они все же пересекли условную границу космоса) при этом не пострадали и отправятся к МКС в марте 2019 года, однако авария поставила под угрозу существование станции в пилотируемом режиме, потому что полеты пилотируемых «Союзов» на ракетах «Союз ФГ» были прекращены на время расследования.

В начале декабря «Роскосмос» все же отправил на МКС космонавтов, один из которых — Олег Кононенко — помог Сергею Прокопьеву вскрыть обшивку «Союза МС-09» во время выхода в открытый космос.

Американские частные корабли

США должны были впервые со времен «Шаттлов» отправить американских астронавтов на МКС с помощью американских ракет и кораблей, однако сроки первых полетов двух частных кораблей снова перенесли на следующий год. Оба космических корабля многоразовые и рассчитаны на семь членов экипажа.

SpaceX разработала для программы доставки астронавтов NASA космический корабль Crew Dragon, который она будет доставлять к станции на ракете Falcon 9, а Boeing создала космический корабль CST-100 Starliner — его на орбиту будет выводить ракета Atlas 5 альянса ULA.

Сроки двух тестовых полетов — беспилотного и пилотируемого — неоднократно сдвигались по разным причинам. По состоянию на декабрь 2018 года планы таковы. SpaceX отправит Crew Dragon в беспилотный полет в середине января 2019 года, а пилотируемый полет корабля назначен на июль 2019 года. Boeing намерена провести беспилотный полет Starliner в марте, а пилотируемый полет должен состояться в августе.

Суборбитальный туризм

Virgin Galactic

Больших успехов в уходящем году достигла американская компания Virgin Galactic, которая собирается заниматься коммерческим космическим туризмом. Для этого компания разработала двойную систему из самолета-носителя WhiteKnightTwo и космоплана VSS Unity. Сначала космоплан поднимается на высоту примерно 15 километров, будучи закрепленным на носителе, а затем отправляется в свободный полет с использованием собственного ракетного двигателя. Двигатель работает всего около минуты, но этого достаточно, чтобы поднять космоплан на высоту в несколько десятков километров.

После того как туристы насладятся видами Земли с такой высоты, аппарат начинает снижение и возвратится на взлетно-посадочную полосу в режиме планирования. Кстати, в середине года Virgin Galactic договорилась об использовании еще одного космопорта, расположенного в Италии.

В 2018 году Virgin Galactic впервые приступила к полноценным испытаниям VSS Unity, во время которых космоплан включал свой двигатель. Компания успела провести четыре таких полета за год.

Во время последнего полета, прошедшего 13 декабря, VSS Unity поднялся на высоту 82 километра, что, по мнению компании, стало важным достижением. Дело в том, что в конце года исполнительный директор Virgin Galactic Джордж Уайтсайдс (George Whitesides) заявил, что компания рассматривает в качестве границы космоса высоту 80 километров, как и ВВС США. Таким образом, Virgin Galactic считает этот полет космическим.

Большая же часть мировой аэрокосмической индустрии придерживается позиции Международной авиационной федерации (FAI), которая считает границей космоса линию Кармана, проходящую на высоте 100 километров. Впрочем, к моменту начала туристических полетов все может поменяться в пользу Virgin Galactic, потому что FIA и Международная астронавтическая федерация (IAF) планируют в 2019 году рассмотреть возможность снижения границы до 80 километров.

Blue Origin

Основной конкурент Virgin Galactic — компания Джефа Безоса Blue Origin — также не смог отправить людей в космос в уходящем году, но провел два испытательных полета. В конце декабря должен был состояться третий, но его отложили на 2019 год из-за неназванных неполадок на стартовом комплексе.

Первый полет 2018 года, состоявшийся в апреле, слабо выделяется на фоне других пусков компании, а вот второй имел заметные отличия. Во время июльского полета Blue Origin протестировала работу системы аварийного спасения пассажирской капсулы на большой высоте. После отделения капсулы от ракеты система аварийного спасения активировала твердотопливный двигатель и вывела капсулу на высоту 120 километров.

Предполагается, что полеты с полеты с людьми на борту начнутся в 2019 году. Изначально пилотируемые полеты будут проходить с сотрудниками компании, а после тестирования всех систем компания приступит к полноценным туристическим полетам.

Спутниковый интернет

OneWeb

Предполагалось, что именно в 2018 году начнется развертывание орбитальной группировки спутников OneWeb, которые должны обеспечить интернетом всю поверхность Земли. Однако фактически этого не произошло, и теперь запуск первых аппаратов запланирован на март 2019 года.

Основные трудности, с которой столкнулась британская компания в 2018 году, исходили из России. Сначала Государственная комиссия по радиочастотам России

 выделять частоты, которые в 2017 году запросила OneWeb. Комиссия аргументировала отказ тем, что частоты необходимы для российской орбитальной группировки из четырех спутников, которые будут покрывать сигналом Арктику.

А спустя три месяца «Роскосмос», владеющий долей в OneWeb и предоставляющий ракеты для запуска спутников этой системы, представил собственную систему глобального интернета «Эфир».

«Эфир»

Российская система также будет состоять из сотен спутников, летающих на относительно низких орбитах и покрывающих всю поверхность Земли сигналом. «Роскосмос» планирует вывести 288 спутников на разные круговые орбиты с высотой около 870 километров. Система позволит не только предоставлять доступ в интернет, но и осуществлять звонки, а также следить за транспортом и управлять беспилотными летательными аппаратами. Позднее конфигурацию проекта изменили: теперь количество спутников увеличено до 640. Предполагается, что первые спутники будут выведены на орбиту в 2022 году, а полностью система будет сформирована в 2028 году.

Starlink

Ближе всех к реализации глобальной системы спутникового интернета оказалась SpaceX, разрабатывающая проект Starlink. Впервые проект был представлен в 2015 году, а в феврале 2018 года компания вывела на орбиту два первых спутника, которые как минимум в течении нескольких месяцев исправно работали и позволяли достичь отклика в 25 миллисекунд.

SpaceX выбрала самую масштабную конфигурацию системы из всех подобных проектов. Она получила разрешение на вывод 11927 спутников Starlink, которые будут находится на высоте около 340 километров.

Предполагается, что полноценное развертывание системы начнется с середины 2019 года на ракетах Falcon, а после завершения разработки сверхтяжелой ракеты BFR спутники, причем второго поколения, будет выводить она. Более подробно о Starlink, а также аналогичных проектах спутникового интернета можно узнать из нашего материала «Для всех, даром».

Hongyan и Hongyun

В конце года Китай запустил два тестовых спутника для глобального спутникового интернета. Причем интересно, что Китай будет развертывать две отдельные системы — Hongyan и Hongyun. Системы похожи не только по названию, но и по своей конфигурации. Разрабатываемая Китайской аэрокосмической научно-промышленной корпорацией (CASIC) система Hongyun будет состоять из 156 спутников, располагающихся на высоте примерно 1000 километров. А Китайская аэрокосмическая научно-техническая корпорация (CASC) создает систему Hongyun, которая будет состоять из 320 спутников на орбите с высотой около 1100 километров. Обе системы должны быть полностью развернуты к середине 2020-х годов.

Григорий Копиев