Проблемный носитель

Среди наиболее ярких новостей прошлого года выделяются запуски сверхтяжёлых ракетных комплексов Starship компании SpaceX. Комплекс состоит из двух частей: ракеты-носителя Super Heavy и собственно многоразового космического корабля Starship, который когда-нибудь сможет совершать посадки на небесные тела и самостоятельно возвращаться на Землю — на это надеются его создатели. Они утверждают, что комплекс в многоразовом варианте будет способен доставить на опорную околоземную орбиту до 150 тонн груза, а в одноразовом — до 250 тонн. Таких мощных транспортных систем ракетостроение не знало со времён советской ракеты «Энергия», и, конечно, появление Starship сильно расширяет перспективы современной космонавтики. Его можно будет использовать как орбитальную станцию, способную вернуться на Землю в управляемом полёте, и как корабль для длительных путешествий к Луне.20 апреля 2023 года начались полноценные лётно-конструкторские испытания комплекса. План предполагал, что в первом запуске корабль сделает один виток вокруг Земли и приводнится в Тихом океане. Однако при наборе высоты возник пожар в двигательном отсеке Super Heavy, комплекс начал вращаться, ступени не разделились, и он разрушился. Хуже того, при взлёте Starship повредил стартовые сооружения: они не выдержали мощного воздействия сразу 33 двигателей Raptor.Поскольку первый полёт завершился аварией, программа второго запуска была почти аналогичной, но инженеры SpaceX учли неудачный опыт и улучшили конструкцию комплекса: в частности, заменили систему разделения ступеней. Старт 18 ноября оказался более успешным: все двигатели отработали нормально, а ракета и корабль отделились друг от друга. Super Heavy должна была совершить манёвр разворота для управляемого приводнения, однако взорвалась на высоте около 90 км. Starship сумел подняться на 148 км, разогнавшись до 6,67 км/с, но внезапно сработала система аварийного прекращения полёта — связь с кораблём была потеряна, а сам он вскоре развалился на части, которые затем упали в океан.Конечно, испытания комплекса нельзя назвать провальными. Специалисты получили информацию о реальных режимах полёта и используют её при подготовке к следующему запуску. Но тут необходимо вспомнить о тех обещаниях, которые давал Илон Маск, генеральный директор SpaceX. По его плану, в 2022 году к Марсу должны были отправиться сразу два беспилотных корабля, чтобы провести разведку и доставить на поверхность материалы для строительства базы. В 2024 году он предполагал запустить туда же сразу четыре корабля: два грузовых и два с экипажем. Затем приоритеты Маска изменились, и он заявил, что в 2022 году Starship полетит на Луну сначала в беспилотном варианте, а после этого с людьми на борту. Столкнувшись с проблемами при изготовлении первых образцов корабля, Маск вновь поменял планы, сообщив, что перед пилотируемыми рейсами необходимо будет произвести сотни (!!!) успешных запусков Starship с различными грузами. Например, один комплекс способен вывести на околоземную орбиту 400 спутников системы Starlink массой 300 кг (сейчас компания выводит не более 56 спутников за раз).

На последних испытаниях Starship почти достиг первой космической скорости, но почему-то сработала система аварийного прекращения полёта / Hotel Marmot [CC BY-SA 2.0]Возникает вопрос: если до начала полётов с экипажами нужно реализовать сотни запусков, то где Маск найдёт заказчиков и, главное, изготовителей десятков тысяч спутников? Чтобы обеспечить работоспособность Starlink, такого количества космических аппаратов не нужно: полная группировка должна включать 42 тысячи спутников (то есть потребуется 105 запусков), однако нет уверенности в том, что Маску позволят вывести на орбиту такое количество. Только если все страны мира откажутся от своих космических программ и передадут компании SpaceX заказы по развитию своей орбитальной инфраструктуры (что, конечно, маловероятно), программа эксплуатации Starship получит достаточное финансирование, чтобы осуществлять регулярные запуски. Очевидно, что с учётом аварий, неизбежных на этапе испытаний, о марсианских и лунных амбициях можно надолго забыть — как минимум до конца десятилетия. В 2024 году команде, скорее всего, удастся осуществить один или два успешных пуска Starship.Со схожими проблемами столкнулись разработчики перспективных ракет-носителей из других стран. В России наконец-то построили стартовый комплекс для ракет «Ангара-А5» на космодроме Восточный, и в ноябре прошлого года там установили габаритно-весовой макет для испытаний агрегатов и систем. Тогда же было заявлено, что первый пуск состоится до апреля 2024 года. Но вот что интересно: раньше сообщали, что пуски начнутся в 2019 году, в 2021-м «Ангара» стартует с перспективным пилотируемым кораблём «Федерация» (ныне «Орёл»), а в 2024-м к марсианскому спутнику Фобосу отправится ракета с межпланетным аппаратом «Бумеранг», чтобы собрать пробы грунта на его поверхности. Сегодня мы видим, что все эти проекты отложены, причём старт «Орла» официально перенесён на 2028 год. Следовательно, «Ангара» долгое время будет выводить исключительно спутники по заказу отечественных организаций, составляя конкуренцию ракетам «Союз».

С момента первого испытательного полёта «Ангары-5» прошло почти десять лет / Mil.ru [CC BY-SA 4.0]Аналогичные неудачи преследуют и Европейское космическое агентство (ESA). В июле 2023 года отправилась в свой последний, 117-й полёт ракета-носитель Ariane 5, однако с изготовлением преемницы, французской двухступенчатой ракеты Ariane 6, возникли сложности. Специалисты планировали начать испытания новой ракеты в 2020 году, но неоднократно сдвигали сроки из-за технологических и финансовых трудностей. Теперь, если опять что-нибудь не случится, первый пуск состоится не ранее середины лета 2024-го. Поскольку европейцы отказались от сотрудничества с Россией, а своего носителя у них пока нет, ESA придётся оплачивать услуги SpaceX. В октябре 2023 года агентство подписало с компанией Маска контракт: по его условиям ракета Falcon 9 запустит четыре спутника для навигационной системы Galileo, внедряемой Евросоюзом.

Именно Ariane 5, сейчас снятый с эксплуатации, в 2021 году вывел в космос знаменитый телескоп James Webb / Chris Gunn [CC BY 2.0]

Лунный кризис

Проблемы с созданием новых ракет не могли не сказаться на перспективах освоения космоса. В частности, пострадала американская лунная программа «Артемида» (Artemis).В конкурсе Human Landing System NASA отбирало проекты кораблей, которые доставят астронавтов на Луну и вернут их обратно. В апреле 2021 года компания SpaceX победила, и команда Илона Маска получила контракт на 2,9 млрд долларов на изготовление Starship HLS.План выглядел следующим образом. В 2024 году Starship HLS выйдет на селеноцентрическую орбиту и дождётся перелётного корабля Orion с экипажем из четырёх человек. Двое из них перейдут на Starship HLS и совершат посадку поблизости от южного полюса Луны. Там они пробудут несколько дней, изучая окружающую местность в поисках водного льда, который пригодится при строительстве посещаемой базы. Так была представлена на бумаге миссия «Артемида III». Позднее SpaceX взялась за организацию второй высадки (в рамках миссии «Артемида IV»), запланированной на 2027 год.

Выбор NASA удивил экспертов, ведь вариант Маска выглядит слишком сложным ещё на первом этапе. Сначала с помощью комплекса Starship на околоземную орбиту выводится огромный топливный резервуар, затем его наполняют четырьмя танкерами, которые запускают один за другим, и стартует сам Starship HLS. Его заправляют из резервуара, после чего отправляют к Луне. Перелётный корабль Orion, в свою очередь, доставляет в космос сверхтяжёлая ракета SLS. Таким образом, для одной миссии нужно запустить как минимум семь ракет-носителей, причём SLS показала свою работоспособность, а Starship — пока ещё нет. Даже если когда-нибудь у SpaceX получится добиться высокой надёжности комплекса, всегда может произойти непредвиденный сбой — например, после старта взорвётся один из танкеров. Такое происшествие перечеркнёт весь план экспедиции.NASA засомневалось в этом варианте «Артемиды III» и принялось искать альтернативу. В мае 2023 года агентство подписало контракт с Blue Origin, принадлежащей Джеффу Безосу. Компания предложила проект посадочного корабля Blue Moon — с ним схема миссии выглядит проще. Три ракеты New Glenn той же Blue Origin выводят на околоземную орбиту части лунного комплекса: сам корабль, космический буксир Cislunar Transporter и топливный танкер. Затем буксир доставляет корабль к лунной орбитальной станции Lunar Gateway, куда позднее прилетает Orion. Вариант Безоса в большей степени специализирован, чем у Маска, но позволяет реализовать программу в обозримые сроки и с меньшими затратами. В частности, в этом году компания Безоса собирается отправить на Луну беспилотный прототип посадочного корабля Blue Moon MK1.Тем временем саму «Артемиду» в целом подвергли аудиту, и выводы главного инспектора NASA оказались неутешительными. Из-за роста цен и ошибок планирования стоимость программы выросла в 1,87 раза, и она, скорее всего, ещё подорожает. Хуже того, срок её реализации растянется с 14 до 25 лет, из-за чего NASA рискует «подорвать доверие общественности». Но кардинально изменить ситуацию нельзя, поэтому решено было перенести срок выполнения «Артемиды III» на 2027 год.По плану «Артемиды II» пилотируемый корабль Orion в течение девяти суток должен совершить облёт Луны без высадки на поверхность, и эта миссия, скорее всего, состоится в заявленное время — в ноябре 2024-го. Ну, или не состоится — буквально за несколько часов до выхода этой статьи NASA перенесло старт миссии на сентябрь 2025-го. В рейс отправятся четверо астронавтов: американцы Грегори Уайсмен, Виктор Гловер и Кристина Кук и канадец Джереми Хансен.Помимо этого, NASA начнёт развёртывать на Луне научную инфраструктуру при помощи частных фирм. В январе там должен совершить посадку аппарат Peregrine, созданный компанией Astrobotic в рамках программы CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Это сравнительно простая платформа, оснащённая двигательной установкой. На борту разместили 21 груз: научные приборы, микроровер и несколько сувениров, включая мемориальную табличку и монету — эквивалент биткоина. Аппарат вывела в космос новейшая ракета Vulcan Centaur — для неё это первый пуск. Peregrine попытается прилуниться в районе Куполов Груйтуйзена в месте соединения Океана Бурь и Моря Дождей. В случае успеха аппарат будет работать на поверхности десять земных суток до наступления длинной лунной ночи. Вот только вскоре после запуска и эта миссия оказалась под угрозой из-за «отказа двигательной установки и критической потери топлива».

Следующим в том же январе стартует похожий аппарат IM-1 (Nova-C), построенный компанией Intuitive Machines. Его запустят с помощью ракеты Falcon 9, и он совершит посадку в кратере Малаперт А неподалёку от южного полюса Луны. IM-1 оборудуют приборами, которые 14 дней будут изучать окружающую местность в интересах миссии «Артемида III». В ноябре 2024 года ракета Falcon Heavy выведет к Луне четырёхколёсный ровер VIPER, сконструированный сотрудниками Исследовательского центра Эймса. В приполярный регион, на западную окраину кратера Нобиле, его доставит посадочный модуль Griffin компании Astrobotic. Главной задачей VIPER станет поиск водного льда — для этого он снабжён буром и тремя анализаторами. Помимо солнечных батарей, на ровере установят мощные аккумуляторы, которые позволят ему работать не только на свету, но и в тени, а также «пережить» длинные лунные ночи. Создатели VIPER рассчитывают, что он сможет перемещаться по поверхности не менее 100 дней. Если ровер сумеет найти лёд, NASA получит дополнительный аргумент в пользу освоения этого региона.Однако нужно помнить, что в последний раз американский аппарат прилунялся 50 лет назад — это был пилотируемый модуль корабля «Аполлон-17». Полной уверенности в том, что все миссии пройдут успешно, нет. Конечно, у NASA большой опыт посадок на Марс, что намного сложнее, но техника, которая в 2024 году полетит к Луне, не проходила испытаний в условиях космического пространства и может подвести в самый неподходящий момент.Кроме американцев, на Луну собираются отправить свой очередной аппарат китайские специалисты. «Чанъэ-6» стартует в мае и сядет на обратную сторону Луны, в южной части кратера Аполлон. Там он соберёт образцы грунта, и возвращаемая капсула доставит их на Землю. Это будет историческое достижение, ведь до сих пор учёным удавалось получить образцы только с видимой стороны Луны. На борту «Чанъэ-6» также разместят приборы, изготовленные французами, итальянцами, шведами и пакистанцами. Таким образом Китай расширяет международное сотрудничество в научной сфере и вступает в открытую конкуренцию с США.

Орбитальные планы

В новом году продолжится эксплуатация Международной космической станции. Если говорить о российском сегменте, то самым ожидаемым событием станет запуск корабля «Союз МС-25», запланированный на 13 марта. Всё потому, что в состав экипажа, помимо российского космонавта Олега Новицкого и американской астронавтки Трейси Колдвелл-Дайсон, включена белорусская космонавтка Марина Василевская. Разумеется, белорусы бывали в космосе и раньше: первым считается Пётр Климук, уроженец Брестской области, да и командир экипажа Новицкий — выходец из Минской области. Но Василевская, бортпроводница авиакомпании «Белавиа», станет представительницей Республики Беларусь как независимого государства.В апреле на американском сегменте МКС астронавты встретят пилотируемый космический корабль CST-100 Starliner. Он был создан компанией Boeing для доставки экипажей на станцию, но во время испытательных полётов в декабре 2019 и в мае 2022 года в нём обнаружились неполадки, и его введение в эксплуатацию приостановили. Так что сейчас американцы летают на кораблях Crew Dragon компании SpaceX. Третье испытание Starliner будет проходить с экипажем из двух опытных астронавтов: Барри Уилмора и Суниты Уильямс. Если всё пройдёт благополучно, корабль останется в составе станции на полгода. Пилотируемый полёт Starliner важен для компании Boeing: во-первых, ей нужно восстановить свою репутацию после аварий, а во-вторых, корабль уже принёс ей свыше миллиарда долларов убытков, и новые сдвиги даты старта приведут к ещё большим потерям.

На весну также запланирован первый полёт индийского космического корабля «Гаганьян», проект которого разрабатывают с 2006 года. Корабль состоит из обитаемого и служебного модулей и рассчитан на трёх человек. Ресурс автономного полёта — неделя, а выводить корабль будет трёхступенчатая ракета Launch Vehicle Mark-3 (LVM3). Создавали его в том числе и российские специалисты: например, скафандры, кресла и ложементы для корабля поставило НПП «Звезда». Кроме того, по контакту с «Главкосмосом» (дочерняя компания «Роскосмоса») Индийская организация космических исследований (ISRO) получает помощь в отборе, медицинском обследовании и подготовке «гаганавтов». Первый полёт будет беспилотным. Он нацелен на проверку систем «Гаганьяна» в условиях космоса. Возможно, на борту разместят робота женского пола с зачатками искусственного интеллекта — Вьоммитру. Она умеет мониторить обстановку вокруг себя и сообщать о проблемах на хинди и английском. В случае успеха начнётся подготовка к пилотируемому запуску, который запланирован на конец года.Если всё получится, Индия станет четвёртой страной, располагающей технологией отправки человека в космос, после России, США и Китая. В качестве продолжения программы «Гаганьян» в Индии планируют через пять лет построить орбитальную станцию, подобную советскому «Салюту-1». Она будет расположена на орбите высотой 400 км и сможет обеспечивать работу трёх человек на борту в течение 15–20 дней.

Уже в конце 2024 года «Гаганьян» может отправиться в пилотируемый полёт / Indian Space Research Organisation

Шанс Европы

В новом году продолжится исследование Солнечной системы. В августе NASA собирается отправить к Марсу сразу два аппарата: Blue и Gold от компании Rocket Lab по программе SIMPLEx (Small Innovative Missions for Planetary Exploration). Эта программа призвана показать, как развивать науки о космосе с помощью недорогих компактных аппаратов. Зонды стартуют на ракете New Glenn и в сентябре 2025 года доберутся до соседней планеты. Их главная задача — изучить динамику магнитосферы Марса. Результаты исследования помогут выяснить, как этот фактор повлиял на то, что планета, которая когда-то была пригодной для жизни, потеряла свою газовую оболочку, и мир погиб. Проект обойдётся в 79 млн долларов, что на порядок дешевле прежних аналогичных миссий.В сентябре Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) планирует запустить межпланетную станцию MMX (Martian Moons eXploration), которую разрабатывает с 2015 года. Станция должна сделать то, что не получилось у российского аппарата «Фобос-Грунт», — забрать около 10 г образцов грунта с марсианского спутника Фобоса и в июле 2029-го вернуть их на Землю в специальной капсуле. По образцам учёные смогут понять, что представляют собой марсианские спутники — захваченные астероиды или фрагменты планеты, выброшенные на орбиту в то время, когда Марс столкнулся с каким-то крупным телом на заре формирования Солнечной системы.

Не менее интересные проекты связаны с Венерой. В декабре Индийская организация космических исследований собирается отправить к ней аппарат «Шукраян». Изучая планету с высокоэллиптической орбиты, он будет получать данные о химическом составе и динамике изменений атмосферы, выявлять вулканическую активность на поверхности. Однако будет у аппарата и особая задача: искать в венерианской атмосфере фосфин (фосфористый водород). В 2020 году астрономы, работавшие на радиотелескопе Джеймса Клерка Максвелла в обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи), заявили, что обнаружили признаки его присутствия в спектрах Венеры. Сообщение об открытии вызвало сенсацию, ведь фосфин считается биомаркером — одним из признаков микроорганической жизни. Позднее оно было поставлено под сомнение, и «Шукраян» должен разрешить спор между учёными.

Станция «Шукраян» должна выяснить, действительно ли в атмосфере Венеры есть биомаркер фосфин / Kevin M. Gill [CC BY 2.0]В том же декабре Rocket Lab предполагает запустить с помощью своей ракеты Electron и разгонной платформы Photon небольшой аппарат Venus Life Finder. При приближении к Венере в мае 2025 года от платформы отделится миниатюрный автоматический зонд, который войдёт в атмосферу и в поисках органических веществ будет около пяти минут собирать данные. Впрочем, у разработчиков аппарата нет уверенности в том, что им удастся реализовать все задачи этого сложного межпланетного перелёта. Они говорят, что даже частичный успех их детища продемонстрирует возможности негосударственных организаций, которые развивают проекты, связанные с дальним космосом.Впрочем, наиболее захватывающая миссия, стартующая в этом году, связана не с планетами, а с юпитерианским спутником Европой. Учёные давно знают, что её поверхность покрыта ледовой коркой, а под ней находится водный океан глубиной до 180 км. Многие считают, что в этом океане сохраняются условия для появления и развития жизни. Специалисты неоднократно предлагали отправить на Европу космический аппарат, который бы пробурил лёд и добрался бы до жидкой воды и её гипотетических обитателей. Однако перед организацией такой экспедиции необходимо собрать как можно больше сведений о самом спутнике. Этим и займётся станция Europa Clipper, созданная Лабораторией реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory).Станция отправится в космос 10 октября на ракете Falcon Heavy, и её полёт продлится десять лет. Поскольку Европа находится в мощном радиационном поясе Юпитера, чьё воздействие губительно даже для стойких электронных схем, было решено изучать её не с постоянной орбиты, а с пролётных траекторий. Учёные рассчитывают получить подробную карту поверхности спутника, измерить толщину и химический состав льда, а также захватить и проанализировать немного пара, который рассеивается в космическом пространстве вокруг Европы. Но данных с Europa Clipper придётся подождать: станция прибудет к Юпитеру только в апреле 2030 года.

Проблемы с новыми ракетами-носителями и срыв лунной программы связаны прежде всего с тем, что стратегия космонавтики до сих пор не определена и слишком зависит от политической конъюнктуры. В то же время мы видим, что к исследованию ближнего и дальнего космоса подключается всё больше частных компаний, и если их проекты окажутся эффективными, неповоротливым государственным организациям тоже придётся меняться в лучшую сторону. Так что именно успех частников во многом повлияет на то, как далеко продвинется человечество в освоении внеземных пространств.