Большие планы на космос

Это материал из цикла «Безответственные прогнозы», в котором SETTERS Media вместе с экспертами представляет ближайшее будущее интересных нам феноменов и индустрий.

Планетарный геолог, основатель просветительского проекта NewSpace и менеджер по развитию компании «Образование будущего» Алиса Зарипова рассказывает, какие технологии позволят нам совершать межпланетные полеты, какие подвиги совершают частные компании в космической отрасли, когда появится станция на Луне и как может выглядеть освоение Марса.

КУБИКИ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ КОСМОСА

С тех пор, как был запущен первый искусственный спутник Земли, внешний облик, размеры и функции космических аппаратов менялись и усложнялись. Пожалуй, самый любопытный из них — кубсат. В этот кубик с габаритами 10×10×10 см (1U) можно поместить бортовые системы космического аппарата: микроконтроллер или бортовой компьютер, различные датчики, радиомодуль, солнечные панели, даже полезную нагрузку в виде камеры или научного прибора, в зависимости от назначения аппарата. При этом масса кубика едва превышает 1,5 кг.

Тип или масса полезного оборудования, ради которого создается или запускается космический аппарат.

Если добавить к этому кубику еще один такой же или больше, то можно отправляться вместе с посадочным модулем на Марс и передавать телеметрию с минимальной задержкой во время прохождения аппарата сквозь разреженные слои атмосферы планеты. Именно так поступили инженеры миссии Mars Cube One: они запустили два кубсата формата 6U вместе с космическим аппаратом NASA InSight, продемонстрировав новую систему связи для будущих миссий к другим телам Солнечной системы.

В декабре 2024 года NASA также вывело на орбиту пять спутников-кубсатов, среди которых был LignoSat — первый японский спутник, созданный из специального дерева для проверки устойчивости материала к космическим условиям.

Еще один пример — 12U-кубсат CAPSTONE, который находится на почти прямолинейной окололунной гало-орбите. Его задача — исследовать параметры устойчивости орбиты для последующего размещения космической окололунной станции Gateway на ней.

Кроме этого, Европейское космическое агентство рассматривает предложения по использованию кубсатов для изучения астероидов. Более грандиозные планы у NASA для доставки кубсатов к Европе, спутнику Юпитера.

По данным Nanosats, к началу 2023 года было запущено больше 1 тыс. коммерческих кубсатов. Одной из первых частных космических компаний, оценивших полезность и удобство кубcатов, была компания Planet. Сегодня ее «созвездие» состоит более чем из 600 аппаратов в космосе.

К сентябрю 2024 года количество кубсатов, запущенных разными организациями, выросло до 2,5 тыс. (2381 из них достиг своей орбиты). Статистика показывает, что в течение следующих десяти лет число запусков кубсатов будет расти ежегодно на 20%.

СТАНЦИИ, КОТОРЫЕ ПРИДУТ НА СМЕНУ МКС

Международная космическая станция — самый масштабный проект в космосе сегодня. В нем участвуют 16 стран, включая Россию и США. Однако, несмотря на свою исключительность, даже такой исторически значимый проект рано или поздно морально и технически устаревает: материалы деградируют, а геополитические противоречия влияют и на сотрудничество в космосе. Так, «Роскосмос» и NASA уже не первый год перекидываются заявлениями о выходе из проекта с последующим сведением станции с орбиты и затоплением ее модулей. По последним новостям, Россия планирует использовать МКС до 2028 года. NASA, в свою очередь, продлило срок эксплуатации станции до 2030 года.

Пока космические державы и их партнеры решают судьбу орбитальной лаборатории, тайконавты из Поднебесной уже четыре года эксплуатируют свою станцию «Тяньгун» и с завидной регулярностью выводят на околоземную орбиту новые ее модули, а еще проводят на станции разнообразные эксперименты. Например, с образцами кирпича, изготовленного из искусственного лунного грунта. Так, китайские космонавты намереваются получить ценные данные о процессах старения и распада материала в агрессивных условиях. Этот эксперимент проводится в рамках китайской лунной программы: исследователи планируют использовать лунные ресурсы для строительства базы на спутнике Земли (это должно сократить расходы и повысить шансы устойчивого присутствия человека в космосе).

Между тем ориентировочно в 2027 году на полярную орбиту Земли должен быть выведен первый модуль Российской орбитальной станции (РОС). Окончательно она должна быть сформирована на рубеже 2032-2033 годов. Орбита с наклонением 96,8 градуса позволит станции пролетать практически через оба полюса Земли и наблюдать всю территорию России, да и любую точку планеты (в отличие от МКС, траектория которой пролегает в большей степени над экватором и прилежащими областями). Так как магнитные поля у полюсов слабее и, следовательно, защита от радиации в этих зонах меньше, экипаж РОС сможет проводить медико-биологические эксперименты, касающиеся радиационной и гипомагнитной безопасности космонавтов. Полученные данные будут полезны для подготовки пилотируемых полетов на Луну и Марс. В научную программу входят и другие исследования — например, нацеленные решить проблему лунной пыли.

Лунная пыль может представлять серьезную угрозу для здоровья будущих экипажей на Луне, так как она имеет липкие свойства и состоит из крошечных острых обломков разрушенных пород, подвергшихся мощному космическому излучению. Пыль может забиваться в скафандр и даже его повредить, а также — попасть в дыхательные пути космонавта, что чревато летальным исходом.

В свою очередь, в 2020 году NASA договорилось с компанией Axiom Space о разработке космической станции. Запуск первого модуля также намечен на 2027 год. При этом аналогичные сделки агентство заключило и с четырьмя другими компаниями: Nanoracks, Blue Origin, Northrop Grumman, Vast Space. Последняя вместе со SpaceX планирует в мае 2026 года запустить первую коммерческую космическую станцию Haven-1. Недавно компании объявили конкурс исследований, которые помогут улучшить пребывание человека в космосе.

ЛУННАЯ ГОНКА 2.0

Со времен первой прогулки человека по поверхности Луны прошло более 50 лет, но мечта освоить ее по-прежнему не дает многим покоя. В новом этапе лунной гонки игроков кратно больше.

В начале 2019 года китайский космический аппарат «Чанъэ-4» доставил на обратную сторону Луны посадочный модуль с луноходом, который продолжает работать по сей день. Так, Китай стал первой и единственной страной, совершившей мягкую посадку на обратной стороне Луны. В рамках миссии ученым удалось вырастить побег хлопка в специальном инкубаторе на борту посадочного модуля, но растение прожило несколько дней и погибло во время лунной ночи. Тем не менее это еще один шаг в колонизации спутника Земли и других планет.

К Луне в последнее время также летали российская АМС «Луна-25», разбившаяся о поверхность спутника в августе 2023-го, индийская «Чандраян-3», совершившая мягкую посадку в тот же месяц, и японский модуль SLIM, который прилунился вверх ногами в январе 2024 года и после трех лунных ночей перестал выходить на связь.

Лунные подвиги пытаются совершить и частные американские космические компании. Одна из них — Intuitive Machines. В феврале 2024 года ее модуль IM-1 Nova-C совершил посадку возле южного полюса Луны. Хотя лендер сломал ножку и прилег на бок, он смог проработать несколько дней. Так Intuitive Machines стала первой частной компанией, совершившей мягкую посадку на наш естественный спутник. У команды подписан контракт с NASA на доставку еще шести полезных нагрузок на южный полюс Луны в 2027 году.

В будущем Луна будет не столько источником полезных ископаемых (железа, алюминия, титана, кремния и других), сколько форпостом для межпланетных перелетов. Из молекул воды можно будет получать кислород и водород, необходимые как для жизни будущих поселенцев, так и для производства ракетного топлива для будущих путешественников.

Сильно разреженная атмосфера Луны позволит ученым строить астрофизические обсерватории, например, на ее обратной стороне и проводить наблюдения практически без помех. Ученые Института космических исследования РАН планируют развернуть такой проект в начале 2030-х годов и разместить в полярной области Луны две обсерватории — для радиоастрономических исследований и исследования космических лучей.

Если подходить совсем «безответственно», то можно представить, как может изменить наш мир гелий-3, находящийся в избытке в лунном грунте. Гелий-3 считается источником энергии будущего: его запасы на Луне могут обеспечить земную энергетику более чем на 1 тыс. лет. Правда, сначала человечеству необходимо освоить управляемый термоядерный синтез.

Однажды Луна станет для нас временным приютом при поиске второго дома, ведь цикл развития Земли как планеты конечен, а значит, человечество будет вынуждено осваивать новые планеты, чтобы продолжить существование.

ГЕЙМЧЕЙНДЖЕР СОВРЕМЕННОЙ КОСМОНАВТИКИ

Но настоящее безумие сейчас происходит в штате Техас, недалеко от городка Браунсвилл, в окрестностях деревеньки Бока-Чика, ныне известных как Starbase. Среди лагун и рыбацких портов прочно обосновались и стремительно расширяются испытательный космодром и производственная площадка компании SpaceX. До недавних пор дикая и практически безлюдная местность стала центром притяжения и местом паломничества космических энтузиастов со всего мира, ведь все испытательные полеты системы Starship происходят именно здесь.

Проект уникален не только зрелищностью исполнения, но и революционными инженерными решениями. Starship — это первая в мире полностью многоразовая сверхтяжелая ракета-носитель. Первая ее ступень (Super Heavy) контролируемо возвращается на стартовый стол и удерживается при помощи захватывающего устройства. Вторая — пока тестируется на мягкое приводнение в Индийском океане. Эта ступень называется Ship, и ее можно будет использовать в качестве космического корабля — как грузового (дозаправка топливом на орбите), так и пилотируемого (существует проект лунного посадочного модуля на базе Ship).

Илон Маск заверил, что Starship без экипажа совершит посадку на Марсе примерно через два года, то есть уже в 2027-м. Возможно, в это же время состоится пилотируемый облет Марса, а через четыре года первые люди ступят на Красную планету.

Предельная доза облучения за карьеру космонавта — 1000 мЗв (миллизивертов). На МКС доза облучения космонавта составляет 200 мЗв в год.

Космические излучения могут вызвать у космонавтов повреждения головного мозга, повысить риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний, а также вызвать разнообразные долгосрочные когнитивные нарушения, связанные с работой коры мозга и гиппокампа.

Тем не менее есть и обнадеживающие факты. Во-первых, Марс не так безжизнен, как может показаться. Миссия Insight зарегистрировала на Марсе более 1,3 тыс. сейсмических событий. Раньше считалось, что вся внутренняя тектоническая активность на Марсе прекратилась 3 млрд лет назад и с тех пор там действовали лишь отдельные вулканы. Теперь выяснилось, что геологически это живая планета и в ее недрах продолжается тепловая и геохимическая эволюция вещества. Благодаря этой же миссии ученые обнаружили резервуары жидкой воды на глубине около 10–20 км под марсианской поверхностью. Это существенный бонус к уже имеющимся ледяным полярным шапкам.

В итоге мы имеем наличие воды, достаточно приемлемый температурный режим (от –60 до +27 °C на экваторе), но что делать с радиацией? Есть несколько решений. В краткосрочной перспективе можно, например, обосноваться в марсианских пещерах. В долгосрочной — искусственно менять климатические условия планеты (теория терраформирования). Например, устроить ядерную бомбардировку Марса, чтобы разогреть его полярные шапки, состоящие из углекислотного льда. Углекислый газ создаст парниковый эффект — температура вырастет, грунт оттает, на Марсе пойдут дожди и будут течь реки. Потом заслать туда одноклеточные водоросли и подождать несколько тысяч лет, пока они не создадут на планете пригодную для жизни атмосферу. Но это пока только теория.

И все же перед тем, как мы начнем осваивать Марс, человечество будет пытаться обосноваться на Луне. В рамках программы «Артемида-3» лунная версия Starship HLS будет стыковаться с космическим кораблем NASA «Орион» на окололунной орбите, после чего два члена экипажа «Артемиды» пересядут с «Ориона» на Starship и спустятся на поверхность Луны. Там астронавты соберут образцы, проведут научные эксперименты и понаблюдают за окружающей средой Луны, после чего вернутся на Starship к кораблю «Орион». Миссия состоится не раньше 2027 года.

КОСМИЧЕСКИЕ ТУРЫ

Но настоящее безумие сейчас происходит в штате Техас, недалеко от городка Браунсвилл, в окрестностях деревеньки Бока-Чика, ныне известных как Starbase. Среди лагун и рыбацких портов прочно обосновались и стремительно расширяются испытательный космодром и производственная площадка компании SpaceX. До недавних пор дикая и практически безлюдная местность стала центром притяжения и местом паломничества космических энтузиастов со всего мира, ведь все испытательные полеты системы Starship происходят именно здесь.

Частные компании SpaceX, Blue Origin, Virgin Galactic, Deep Blue Aerospace уже вовсю продают космические туры. Трехминутный полет с Virgin Galactic стоит от $450 тыс., Deep Blue Aerospace обещает пять минут в невесомости за $210 тыс., а SpaceX покажет вам настоящий космос за $55 млн. Суммы не маленькие, но уже доступные состоятельным людям, а значит, можно надеяться на активное развитие частного пилотируемого космоса. Возможно, уже на нашем веку полеты на орбиту Земли и на Луну станут такой же обыденностью, как и межконтинентальные авиарейсы.