Америка и Китай борются за воду на Луне, модный дом Prada проектирует скафандры, в открытый космос впервые вышли астронавты-любители: Настоящее Время рассказывает о главных удачах и открытиях космической индустрии в 2024 году.
Starliner: долгожданный запуск и застрявшие на МКС астронавты
Один из двух главных запусков года – первый пилотируемый полет Starliner, космического корабля, который для NASA разработала компания Boeing. Starliner начали проектировать десять лет назад, он должен был стать заменой российским кораблям "Союз", которые доставляют на МКС космонавтов и астронавтов из США и других стран. Своих кораблей у NASA не было с 2011 года, когда была закрыта программа Space Transportation System и перестали использоваться космические челноки Shuttle.
В 2014 году США выделили на проект нового космического корабля $4,2 млрд компании Boeing и еще $2,6 млрд – SpaceX миллиардера Илона Маска. В результате к 2019 году SpaceX спроектировали и построили Crew Dragon, который сейчас летает к МКС на регулярной основе.
Проекту Boeing повезло меньше. Первый полет корабля был запланирован на 2017 год, но из-за проблем с двигателями запуск несколько раз отменяли. Во время первого тестового запуска в 2019 году произошел сбой в расчетах и кораблю не хватило топлива, чтобы состыковаться с МКС. Спустя еще три года Starliner без экипажа снова полетел к МКС. Кораблю удалась стыковка со станцией, правда, перед этим у Starliner отказали два двигателя из двадцати восьми.
Специалистам Boeing и NASA потребовалось два года на то, чтобы устранить неполадки и запустить капсулу к Международной космической станции с командой на борту. Инженерам так и не удалось полностью устранить утечку гелия, который используется для подачи топлива в двигатели корабля. Тем не менее первый пилотируемый запуск Starliner'а все-таки одобрили и назначили на лето 2024 года. На этот раз при стыковке с МКС уже пять маневровых двигателей из двадцати восьми вышли из строя. Американские астронавты Барри Уилмор и Сунита Уильямс должны были провести на орбите восемь дней, а затем вернуться на Землю. Из-за того, что инженеры NASA не были уверены в успешном возвращении Starliner, астронавтам пришлось остаться на МКС. Уилмор и Уильямс вернутся на Землю только в 2025 году: они проведут в космосе больше восьми месяцев и полетят обратно весной на борту корабля Crew Dragon компании SpaceX.
Сами астронавты считают, что, если бы возникла необходимость, они бы смогли вернуться домой на борту Starliner. Об этом в интервью Agence France-Presse заявляла Сунита Уильямс: "Мы провели множество симуляций, чтобы этот космический аппарат прошел через все возможные типы сбоев. Я уверена, что, если бы возникла проблема с Международной космической станцией, мы могли бы сесть в наш космический корабль, отстыковаться, поговорить с нашей командой и придумать наилучший способ вернуться домой".
В итоге Starliner отстыковался от Международной космической станции пустым и успешно приземлился на ракетный полигон Уайт-Сендс в Нью-Мексико. На пресс-конференции, посвященной итогам полета, руководитель американской программы МКС в NASA Джоэл Монталбано говорил: "Это замечательно, что Starliner вернулся домой, безопасное и успешное приземление – это именно то, чего мы хотели… Важно помнить, что это была тестовая миссия".
Несмотря на то, что полет Starliner завершился не так, как планировалось, NASA не собирается отказываться от услуг Boeing. Сейчас компания занимается тремя программами NASA, в том числе обслуживанием Space Launch System – сверхтяжелой ракеты-носителя, которая была создана для экспедиций за пределы земной орбиты.
Как NASA и Роскосмос сотрудничают во время войны в Украине
В ситуации, когда астронавтам или космонавтам не может помочь их космическое агентство, поддержку может предложить другая страна. По словам главы российской госкорпорации "Роскосмос" Юрия Борисова, ведомство предлагало NASA помощь в возвращении Уильямс и Уилмора на корабле "Союз". Борисов сослался на случай 2022 года: NASA предложила помощь Роскосмосу, когда на корабле "Союз" с российско-американским экипажем произошла разгерметизация.
Борисов заявлял российским государственным СМИ: "В этой ситуации [с астронавтами Уилмором и Уильямс] мы поступили аналогично, хотя абсолютно точно уверены, что американская сторона гарантированно сможет выйти из этой ситуации самостоятельно".
О том, ответили ли США на предложение, глава корпорации не рассказал. Возвращаться американские астронавты в любом случае будут в компании российского коллеги – в 2025-м они полетят на Землю на одном корабле с космонавтом Александром Горбуновым. Он прилетел на МКС осенью 2024 года в составе миссии NASA.
Несмотря на продолжающуюся полномасштабную войну в Украине, Россия и США по-прежнему выполняют так называемые перекрестные полеты – два к одному. На кораблях "Союз" к МКС вместе с двумя российскими космонавтами периодически летает один американский астронавт. А в миссиях NASA участвуют российские космонавты. Соглашения между странами действуют до весны 2025 года, но, по словам чиновников из NASA, они могут быть продлены.
На брифинге NASA руководитель программы пилотируемых полетов агентства Кеннет Бауэркокс обозначил примерные сроки новых соглашений: "Нам еще предстоит завершить работу над документами, которые позволят нам продолжить полеты после весны следующего года". В свою очередь, глава Роскосмоса выразился относительно совместной с США программы так: "[Это] обеспечивает устойчивость, надежность работы станции. Конечно, мы будем продолжать работу над перекрестными полетами… И, конечно, мы договоримся, и будем продолжать эту, подтвердившую [эффективность] уже на практике, миссию перекрестных полетов. Они просто необходимы".
Polaris Dawn: непрофессиональные астронавты вышли в открытый космос
Для конкурента проектов Boeing, компании SpaceX, 2024 год оказался удачнее. Совместно с американским миллиардером Джаредом Айзекманом компания Илона Маска организовала космическую миссию Polaris Dawn, в ходе которой впервые в истории выход в открытый космос совершили непрофессиональные астронавты. Айзекман, владелец фирмы электронных платежей Shift4 Payments, выступил в качестве главного спонсора экспедиции и командира миссии.
В 2021-м Айзекман уже руководил полетом в рамках миссии Inspiration 4, но тогда команда не покидала корабль и Inspration 4 была в большей степени туристической. Все оборудование в 2021-м тоже предоставила SpaceX. Полет в рамках Inspiration 4 обошелся Айзекману приблизительно в $200 миллионов.
Сколько миллиардер заплатил компании Илона Маска в этот раз, не разглашается. Миссия 2024 года длилась пять дней. В состав экипажа, помимо самого бизнесмена, вошли инженерки SpaceX Сара Гиллис и Анна Менон. Гиллис начала стажироваться в SpaceX еще во время учебы в университете в 2015 году, сейчас в компании она отвечает за подготовку астронавтов к полетам. Ее коллега, Анна Менон, раньше работала в NASA а сейчас занимается разработкой систем управления полетами в SpaceX. На корабле она исполняла обязанности медицинского специалиста и инженера. Пилотом миссии Polaris стал отставной летчик ВВС США Скотт Потит, друг и коллега Айзекмана.
В первый же день участники Polaris Dawn установили рекорд: высота, на которую поднялся корабль с экипажем, составила более 1400 километров. Для сравнения: Международная космическая станция находится на высоте около 400 километров. На большее расстояние от Земли уходили только корабли миссии "Аполлон" в прошлом веке. Высота более чем в 1000 километров была выбрана не только ради рекордов: одной из целей миссии было изучение воздействия космической радиации на человека. А орбита, по которой двигался корабль с экипажем, частично проходила через так называемый пояс Ван Аллена, или радиационный пояс Земли. Это пространство опасно как для космической техники, так и для человека. Предположительно, за пять дней команда получила дозу радиации, равную той, которую получает экипаж МКС за месяц. Всего на борту корабля было проведено тридцать шесть научных экспериментов, в том числе оценивалось влияние космического полета на организм человека на молекулярном и клеточном уровне, предрасположенность к космической "морской болезни". Для проведения тестов использовалось новое медицинское оборудование, созданное для работы в невесомости.
Джаред Айзекман рассказал об одном из приборов во время сеанса связи с Землей: "Это Tempus Pro. Еще он называется "скорая помощь в коробке"... Буквально вчера мы подключили к нему все кабели. Измеряем кровяное давление, SpO2, дыхание, ЭКГ. По сути, мы можем зафиксировать ряд жизненно важных показателей и протестировать их. И вот сегодня мы провели полноценную симуляцию весьма вероятной медицинской ситуации, которая может возникнуть после выхода в открытый космос, а затем смогли передать большую часть этой информации по Starlink бортовым хирургам в Центре управления полетами".
Выход в открытый космос совершили двое членов команды. На высоте 740 километров в открытый космос вышел Айзекман. Второй была Сара Гиллис. Для того чтобы покинуть корабль, команде необходимо было открыть люк и разгерметизировать капсулу, поэтому в космическом вакууме побывали все участники миссии.
Возможно, главным экспериментом миссии стал даже не сам выход в открытый космос астронавтов-любителей, а тестирование их экипировки. В рамках Polaris Dawn SpaceX провела испытания своих скафандров для выхода в открытый космос. Костюмы EVA (Extra Vehicular Activity) разрабатывались на базе уже существующих скафандров для внутрикорабельной деятельности IVA (Intra Vehicular activity), которые обычно используются в полетах Crew Dragon.
Вот что о скафандрах говорит Крис Тригг, инженер SpaceX: "Первое – это мобильность, экипажу придется много двигаться внутри Dragon, чтобы выйти наружу и совершить выход в открытый космос. Нам пришлось добавить в скафандр новые сочленения и функции, чтобы обеспечить им повышенную подвижность. И чтобы при этом скафандры были герметичными".
Одна из опасностей конструкции костюмов для работы вне корабля – стопроцентное содержание кислорода внутри скафандра. Вещество, которое жизненно важно для астронавта, может стать причиной гибели, поскольку газ легко воспламеняется. В прошлом веке чистый кислород внутри корабля послужил одной из причин пожара во время подготовки миссии "Аполлон-1" – тогда весь экипаж сгорел заживо. В случае с миссией Polaris инженерам SpaceX удалось решить проблему легко воспламеняемого газа в костюмах, заявил Билл Герстенмайер, вице-президент по безопасности полетов в SpaceX: "Когда мы находимся в вакууме со 100-процентным содержанием кислорода в скафандре, мы хотим устранить как можно больше рисков воспламенения. Мы обнаружили, что в сухой среде могут возникать разряды статического электричества. И это потенциально может привести к возгоранию. Команды приняли меры, чтобы смягчить это. Они изменили процедуры, изменили технологические процессы, добавили токопроводящий материал".
Инженеры незначительно изменили дизайн костюмов. Например, сделали шлем скафандра больше, чтобы астронавт мог свободно двигать головой во время работы в космосе. В шлемы новых костюмов встроены видеокамеры и дисплеи с информацией о давлении, температуре и влажности. Одной из главных задач инженеров была разработка системы шарниров в скафандрах, что позволило бы астронавтам свободно двигаться, находясь в вакууме.
Нынешние костюмы EVA не подходят для полноценной работы в открытом космосе: в костюмах Маска нет собственной системы жизнеобеспечения, как в скафандрах, которые использует, например, NASA. Кислород и электроэнергия в EVA подаются по трубке из системы корабля. Та же "пуповина" обеспечивает связь астронавта с командой. Улучшенная будущая модель скафандра должна быть такой, чтобы астронавт чувствовал себя максимально комфортно и мог выполнять любую работу, говорит Крис Тригг, старший менеджер по производству скафандров EVA: "Цель состоит в том, чтобы вы могли надеть скафандр, отправиться на работу в любую точку Солнечной системы и не чувствовать, что на вас надето что-то сверх того, что вы обычно носите каждый день".
В конечном счете, по словам Джареда Айзекмана, командира миссии Polaris, все эксперименты, тесты и опыты в космосе сводятся к одной цели: "Что касается науки и исследований в области здоровья человека, то, если мы когда-нибудь доберемся до Марса, мы хотели бы вернуться и быть достаточно здоровыми, чтобы рассказать об этом людям".
Миссия Polaris Dawn – первая из трех в программе Polaris. Второй запуск должен улучшить результаты, которых добилась команда первого. Третья фаза – полноценный полет на многоразовом корабле Starship, который сможет возить людей и грузы на земную орбиту и к другим планетам. В марте этого года комплекс из Starship и многоразовой ракеты Super Heavy впервые совершил удачный орбитальный полет. После успешного приводнения первой ступени ракеты в NASA поздравили SpaceX и заявили, что был сделан "еще один шаг к возвращению человечества на Луну".
Астронавты носят Prada: новые скафандры для полета на Луну
Костюмы SpaceX стали не единственным новшеством в области космической экипировки. Американское государственное космическое агентство последние несколько лет пыталось решить проблему со своими скафандрами. США планируют перезапуск лунной программы, миссия Artemis III должна стать преемницей проекта "Аполлон". Но костюмы NASA устарели: сейчас астронавты выходят в космос в таких же моделях, что и их предшественники десятки лет назад. Наконец, в 2022 году американское космическое агентство выделило почти $3,5 миллиарда на разработку новой экипировки для астронавтов, которая позволила бы им работать вне корабля хотя бы стандартные восемь часов. Спустя год Axiom Space, одна из двух компаний, получивших контракт на создание экипировки, представила прототип скафандра.
Конструкция и наполнение нового костюма не были разработаны "с нуля", рассказала директор космического центра имени Джонсона в NASA Ванесса Вич в ходе презентации прототипа экипировки: "У нас не было нового костюма со времен скафандров, которые мы разработали для спейс-шаттл, и в настоящее время эти же костюмы используются на МКС. Итак, 40 лет мы используем один и тот же костюм, основанный на этой технологии. И вот сегодня компания Axiom собирается внедрить инновации. Они собираются использовать то, что предоставило NASA".
Прототип 2023 года не подошел бы для высадки на Луну из-за черного цвета, который не отражает солнечный свет в отличие от стандартных белых скафандров. В черных костюмах астронавты бы очень быстро перегрелись, даже несмотря на наличие системы охлаждения. В остальном у модели от Axiom есть все, что нужно: рюкзак с системой жизнеобеспечения, укрепленные сапоги, чтобы ходить по южному полюсу Луны, HD-камера на шлеме и фонарик.
От скафандров, которые сейчас используются на МКС, костюм Axiom отличается тем, что, чтобы надеть его, астронавту нужно "зайти" в люк на спине, который затем прикрывается ранцем с системой жизнеобеспечения. Такая же технология используется в российских скафандрах "Орлан". Те костюмы, которые используют американские астронавты сейчас, делятся на две половины – верхнюю и нижнюю, обе части надеваются по очереди.
В 2024-м проблему с цветом скафандра решили: та же Axiom представила новый дизайн. Разработкой внешнего вида костюма на этот раз занимались специалисты итальянского модного дома Prada. Вот как на конгрессе астронавтики в Милане сотрудничество двух компаний прокомментировал директор по маркетингу Prada Лоренцо Бертелли: "Если оглянуться назад, в истории дизайна все решения были в основном продиктованы функциональными соображениями, а не только эстетическими. Поэтому я думаю, что для нашей команды дизайнеров было полезным упражнение начать с функциональности и только потом подумать, как сделать так, чтобы скафандр хорошо смотрелся".
В NASA подчеркивают: костюмы – не самостоятельный проект, а часть подготовки программы "Артемида III" (Artemis III), которая будет не просто продолжением "Аполлона". На этот раз астронавты будут исследовать другую область Луны, говорит Боб Кабана, заместитель администратора NASA: "На этот раз мы отправимся на южный полюс Луны. И зачем мы туда летим? Это непросто, верно? Мы собираемся узнать больше. Там есть вода. Там лед. Вода – это водород в качестве топлива и кислород для дыхания. Мы собираемся научиться работать на Луне в течение длительного периода времени, а также научиться работать вдали от планеты Земля и использовать лунные ресурсы".
Лунная гонка: американская миссия и успехи Китая
Перед миссией "Артемида III" и высадкой астронавтам еще предстоит совершить тестовый полет вокруг спутника Земли в 2026 году. Несмотря на то, что астронавтов NASA на Луне не будет еще три года, исследовательская техника на спутнике уже есть – впервые за 50 лет. В марте 2024 года первый частный модуль, разработанный для NASA, совершил удачную посадку недалеко от южного полюса спутника Земли. Аппарат "Одиссей" доставил на Луну несколько килограммов техники NASA. Через неделю модуль израсходовал заряд и навсегда ушел в спящий режим.
Больше всего в освоении Луны в ушедшем году продвинулся Китай. Весной 2024-го на обратной стороне спутника прилунилась китайская автоматическая исследовательская станция. Аппарат "Чанъэ-6" собрал грунт и доставил на Землю. Это первые образцы породы, которые удалось получить с невидимой нам стороны Луны. Что именно там ищет Китай, рассказывает главный редактор журнала "Все о Космосе" Денис Альбин: "Скорее всего, это водяной лед в кратерах, которые постоянно находятся в тени. И вода – это самый ценный ресурс, который может быть в космосе. <…> Также на Луне уже обнаружено большое количество всяких ценных полезных ископаемых, которые в будущем можно будет использовать для дальнейшей экспансии человечества".
Китайская станция, как и американский "Одиссей", села ближе к южному полюсу Луны неслучайно, объясняет Альбин: "В дальнейшем они планируют продвинуться еще ближе к южному полюсу. Именно там сосредоточены основные запасы предполагаемой воды: примерно 40 кратеров. И сейчас с американцами у них идет гонка, кто быстрее застолбит себе самые ценные с точки зрения наличия воды кратеры".
Помимо Китая и США, в новой лунной гонке участвуют и другие страны. Например, в создании измерительных приборов для станции "Чанъэ-6" участвовали Франция, Италия и Швеция. Помимо европейской полезной нагрузки, китайский модуль отправил на лунную орбиту небольшой аппарат, разработанный в Пакистане при поддержке Китая. Первый лунный спутник из Исламабада собирает данные о магнитном поле Луны и делает фотографии спутника и Земли. А в январе этого года на лунную поверхность сел японский модуль – тоже в первый раз. Предыдущий модуль разбился при посадке из-за нехватки топлива. Аппарат, запущенный в этом году, сел почти успешно: он упал на бок, но успел сбросить два лунохода в рабочем состоянии. Так Япония стала одной из пяти стран, которым удалось "побывать" на Луне с помощью отправленных туда аппаратов – вместе с Китаем, Индией, СССР и США.
Полет к Европе: американский аппарат отправился к спутнику Юпитера
Долгое время Марс был основным объектом исследований в области поиска жизни на других планетах Солнечной системы. В прошлом веке предпринимались попытки изучения еще одной планеты Солнечной системы – Венеры, но из-за нехватки средств все планы были приостановлены. Теперь в коротком списке есть третий фаворит – спутник Юпитера Европа. Она полностью покрыта льдом, под которым – километры океана, воды в нем в разы больше, чем на Земле. Наличие такой жидкой среды предполагает, что на Европе может быть жизнь, совсем не похожая на земную.
После пятнадцати лет подготовки в октябре 2024 года к спутнику вылетел исследовательский аппарат NASA – Europa Clipper. Станция будет изучать атмосферу Европы, соберет данные о том, насколько соленый и глубокий подледный океан, составит подробную карту поверхности, говорит руководитель проекта Джордан Эванс: "Основные вещи, которые мы собираемся исследовать на Европе, – это лед и океан. И поймем их взаимодействие. Изучим химический состав этой луны, а также ее геологию и определим, активна ли она в настоящее время. Миссия Europa Clipper не направлена конкретно на поиск жизни. Мы собираемся понять потенциальную обитаемость Европы".
Аппарат NASA достигнет своей цели в 2030 году и проведет в системе Юпитера еще четыре года, собирая данные. Europa Clipper на данный момент – одна из самых дорогих миссий NASA: ее общая стоимость с учетом периода работы станции в космосе составит чуть больше пяти миллиардов долларов.
Планы на будущее: космос без МКС и лунные программы
В 2024 году NASA выбрала подрядчика, который займется выводом из эксплуатации Международной космической станции. За $843 млн SpaceX разработает оборудование, которое сдвинет МКС с ее орбиты, а после ее, как и прошлую станцию "Мир", затопят в Тихом океане. МКС планируют вывести из эксплуатации к 2030 году. Такое решение поддержали все страны-участницы. Станцией управляют космические агентства США, Европы, Японии, Канады и России. Два года назад Роскосмос заявлял, что в 2024 году выйдет из программы МКС. Позже корпорация изменила свое мнение, и теперь Россия не собирается прекращать использовать станцию до 2028 года.
После затопления МКС у стран могут появиться собственные станции, в некоторых случаях их разработкой занимаются частные компании. Уже в 2025 году американская компания Vast собирается отправить на орбиту станцию Haven-1, которая будет рассчитана на четырех астронавтов. В 2028-м Vast планирует запуск станции Haven-2, которая будет значительно больше первой, а в 2030-х годах компания собирается поднять на орбиту полноценную орбитальную станцию с искусственной гравитацией.
Компания миллиардера Джеффа Безоса Blue Origin и "дочка" давнишнего партнера NASA Sierra Nevada – Sierra Space – планируют запустить общую станцию Orbital Reef. Проект должен стать "полноценным бизнес-парком" на орбите, который будет использоваться в туристических, коммерческих и исследовательских целях. В 2022 году проект станции прошел экспертизу NASA, Reef может быть запущен в 2030 году.
Приблизительно в то же время свою станцию планирует доставить на орбиту Индия. По сообщениям СМИ, в комплекс будут входить "командный модуль экипажа, модуль жилых помещений, модуль привода и стыковочные порты". Использовать индийскую станцию планируют для исследований в области медицины и космической биологии, а позже – как "перевалочный пункт" в рамках межпланетных миссий.
Собственную орбитальную станцию собирается построить и Россия – в апреле 2024 года Роскосмос утвердил эскиз. Первый модуль корпорация планирует запустить в 2027 году. Всего у "ядра" станции их будет четыре: базовый, узловой, научный и шлюзовой. РОС (Российская орбитальная станция) должна обойтись государству чуть меньше чем в 609 миллиардов рублей (приблизительно $5,7 миллиарда).
Что же касается лунных программ, США перенесли намеченную высадку на Луну с 2026-го на 2027 год, но в общем планы США не изменились: после того, как астронавтам удастся высадиться на лунную поверхность, NASA совместно с Канадой, ЕС, Японией и другими странами выведут на лунную орбиту модуль Gateway. Планируется, что астронавты будут работать и жить не на Луне, а в модуле, который будет вращаться вокруг спутника.
Изначально в проекте участвовала и Россия, но в 2017 году она вышла из программы. В 2024 году Роскомос подписал соглашение с Китаем о строительстве международной лунной станции – на поверхности спутника или по образцу станции NASA, не уточняется. К программе присоединились 12 стран, включая ОАЭ, Беларусь, Пакистан и Турцию. Глава российского космического агентства Юрий Борисов ранее заявлял, что в 2030-х Россия и Китай планируют доставить на Луну ядерную энергетическую установку.
Для стран с космическими программами строительство лунных и околоземных станций – только первый этап. Главная задача – пилотируемые полеты на Марс. Государства не рассчитывают на сроки раньше чем конец 2030-х годов, но есть и более оптимистичный прогноз. Американский миллиардер Илон Маск обещает пилотируемые запуски кораблей Starship к Марсу уже через четыре года.
Материал подготовлен при участии Анны Наумчик.
