Новые технологии освоения космоса

Ракета, которая выведет на орбиту коммуникационный спутник GSAT-19 массой 3,2 тонны, разработана в рамках программы ISRO по увеличению грузоподъемности индийских ракет-носителей. Сейчас ракеты серии GSLV способны вывести на геостационарную орбиту спутники массой около 2,5 тонны. На ракете будет применена криогенная ступень индийской разработки. В феврале текущего года на ракете этой серии уже была испытана криогенная ступень индийского производства.

Кумар заявил, что ракета типа GSLV-Mk III может "теоретически" использоваться для пилотируемых миссий, но отметил, что пока ISRO не получила окончательного одобрения правительства, она не будет начинать работу по пилотируемой миссии.

"Наш ключевой приоритет — это национальный запрос на выведение на орбиту большего числа коммуникационных спутников, спутников удаленного зондирования и навигационных спутников. Поэтому мы фокусируемся на увеличении наших пусковых возможностей как на геостационарную орбиту, так и на низкую околоземную орбиту и то, чтобы сделать наши пуски эффективными по затратам", — пояснил глава ISRO.

Он отметил, что GSLV-Mk III может вывести на геостационарную орбиту спутник массой 4 тонны, а на низкую околоземную — спутник массой 8 тонн, передает РИА Новости.

По его словам, все в мире находятся в эйфории от того, что делает Илон Маск и компания SpaceX. Однако идея возвращаемых ступеней активно прорабатывалась в СССР в 1970-х годах. Исследовались варианты спуска использованных ступеней ракет на парашюте или с помощью вертолетов, посадка ступени по самолетному принципу, реактивная посадка.

"Но тогда дальнейшее развитие проектов остановило отсутствие экономической целесообразности. Любая возвращаемая ступень "съедает" часть выводимой полезной нагрузки", - сказал Калиновский.

Он напомнил и об американской программе Space Shuttle, которая оказалась намного дороже, чем планировалась.

Основным преимуществом многоразовости на современном рынке средств выведения Калиновский считает возможность сокращения сроков от заключения контракта до пуска. "Сейчас подавляющее количество контрактов заключаются в среднем за два года до пуска. SpaceX за счет многоразовости планирует кардинально изменить сроки исполнения контракта. Идея понятна, но ее можно реализовать и в существующем варианте одноразовых ракет", - заявил он.

"В топливной системе все чистится, все еще раз тотально проверяется. Если у нас возникают сомнения, лучше мы все старое выбросим и изготовим новые детали. В конце года мы планируем завершить все необходимые работы и передать МЛМ для отправки на Байконур и подготовки к пуску", - сообщил Калиновский.

По его словам, запуск модуля планируется на 2018 год. Вариант отказа от запуска МЛМ не рассматривается. "Нет, мы его сделаем", - отметил Калиновский.

Он напомнил, что посторонние частицы были занесены в топливную систему в 1990-х годах, когда дублер первого модуля Международной космической станции (МКС) начали переделывать в летный модуль. "Казалось бы, незначительное нарушение технологического процесса, а мы до сих пор это расхлебываем", - сказал глава предприятия.

В момент обнаружения дефекта, отметил он, речь шла о ремонтно-восстановительных работах, которые планировалось выполнить в короткие сроки, но масштабы проблемы оказались большими, чем предполагалось. Сейчас принято решение обновить часть систем. Глава предприятия сообщил, что конструкторы и разработчики различных систем МЛМ подтвердили в ходе испытаний возможность эксплуатации этого модуля в течение десятилетия. "Он сможет эксплуатироваться до 2027 года", - сообщил Калиновский.

Лысков отметил, что по ожидаемому плану на 10 лет для совместного предприятия выручка составит не менее 1 млрд долларов. "Для российских предприятий ракетно-космической промышленности это дополнительный объем финансирования к контрактам, которые идут по линии Arianespace", – добавил он, отметив, что работа по международным тендерам уже началась.

Лысков также подчеркнул, что "Главкосмос пусковые услуги" планирует сосредоточиться на рынке аппаратов легкого класса с запусками на низкие орбиты. "До 2025 года, по разным оценкам, включая Euroconsult, будет запущено свыше 1000 космических аппаратов массой более 50 кг. Где-то более 50% из них потребуют запуска на низкую орбиту, причем большая часть – коммерческие", – рассказал собеседник издания.

В мае в Роскосмосе сообщили, что компании "Главкосмос" и "Космотрас" создали объединенного оператора по запуску космических аппаратов с использованием ракет-носителей "Союз-2" и "Днепр" с российских космодромов. Оператор получил название "Главкосмос пусковые услуги" (GK Launch Services). "Главкосмосу" принадлежит 75% акций созданной компании, "Космотрасу" – 25%.

Планы по созданию зонда PLATO зародились в ЕКА в феврале 2014 года, когда идея создать новый орбитальный телескоп для поиска экзопланет нашла поддержку у руководства агентства. На протяжении последующих трех лет участники научной команды PLATO разрабатывали детальный план устройства обсерватории и набор инструментов, который будет на него установлен.

Сегодня эти планы были официально одобрены руководством ЕКА, и теперь команда PLATO может приступить к сборке космической обсерватории. По текущим планам агентства, этот зонд будет запущен на орбиту в 2026 году с помощью ракеты "Союз" с космодрома Куру в французской Гвиане. Он проработает как минимум четыре года, и, как ожидают ученые, измерит физические характеристики сотен звезд и откроет десятки новых планет.

PLATO будет наблюдать за звездами, отслеживая слабое, но регулярное снижение их блеска, свидетельствующее о том, что перед звездой проходит ее планета. Обсерватория будет одновременно следить примерно за миллионом звезд с помощью 26 телескопов и камер, установленных на одной космической платформе.

Наблюдения PLATO вкупе с наземными измерениями доплеровского смещения спектра экзопланет – изменения длин волн из-за движения объекта относительно Земли – позволят вычислить массы и размеры экзопланет и их плотность, что даст возможность судить о составе и потенциальной пригодности для жизни.

Одним из предшественников PLATO был европейский орбитальный телескоп CoRoT, который открыл 32 экзопланеты и закончил свою работу в июне 2013 года.

Удешевление потребует создания нескольких ключевых космических технологий, которые сегодня отсутствуют или существуют в зачаточном виде. Первой из них является возможность повторного использования разгонных блоков, ракет и топлива.

Для реализации этого, в свою очередь, потребуются технологии дозаправки на орбите, особые двигатели, способные работать на топливе, которое можно производить и на Земле, и на Марсе, а также технологии взлета и мягкой посадки на марсианскую поверхность.

Таким топливом, по мнению Маска, будет метан, молекулы которого можно вырабатывать из воды в грунте и углекислоты в атмосфере Марса, а кислород, возникающий в качестве побочного продукта его производства, можно использовать в качестве окислителя.

Для использования такого топлива и окислителя Маск планирует использовать особые баки из переплетенных углеродных нанотрубок, которые сейчас создаются в лабораториях SpaceX. Эти баки будут питать новые двигатели из серии Raptor рекордной мощности, целая батарея которых будет установлена на каждый космический корабль колонистов. Испытания этого двигателя, как пишет глава космического стартапа, уже начались осенью 2016 года.

Сами колонисты, по мнению Маска, должны отправляться на Марс не по мере постройки кораблей, а практически одновременно, сформировав своеобразную "колониальную флотилию" из нескольких сотен пассажирских "астролайнеров". Это позволит сэкономить большие деньги на их запуске и позволит наладить бесперебойное снабжение базы.

По оценкам Маска, если все его идеи по снижению стоимости полета будут реализованы в ближайшие годы, то билет на такой "лайнер" обойдется примерно в 140 тысяч долларов США. Предприниматель намерен вкладывать в реализацию этой программы все деньги, которые SpaceX зарабатывает на контрактах NASA и коммерческих запусках.

"Есть несколько вещей, которые Маск опускает или упускает в своей статье. К примеру, мы должны сначала дождаться первых результатов миссии ExoMars 2020 и убедиться в том, что жизни на Марсе нет, прежде чем мы начнем загрязнять его своими отходами. Кроме того, Маск не учитывает главную проблему Марса – низкие температуры поверхности и их резкие перепады. Обогрев "города" Маска потребует астрономического количества энергии", – отмечает в своем блоге Эндрю Коутс (Andrew Coates), астроном из Университетского колледжа Лондона.

Как считает Коутс, первая часть планов Маска вполне реализуема – ничто не мешает SpaceX создать "челноки", способные долететь до Марса и вернуться назад. С другой стороны, постройка постоянной колонии, восстановление атмосферы Марса и путешествия к более далеким планетам и лунам, таким как Энцелад или Юпитер, астроном считает плодами фантазии Маска, которые вряд ли удастся исполнить в ближайшем будущем.

Кроме того, существованию города на Марсе, помимо проблем с обогревом, будет мешать то, что поверхность Красной планеты не защищена от бомбардировки космическими лучами и потоками солнечного ветра. Соответственно, длительное пребывание на Марсе или просто полет к нему может или убить человека, или вызвать рак и прочие серьезные проблемы со здоровьем. Поэтому, как считает Коутс, идеи Маска по-прежнему остаются мечтой, к которой можно стремиться, но которую вряд ли удастся реализовать в обозримом будущем.

Согласно словам Шотвелл, модификация Block 5 будет иметь существенно больший ресурс эксплуатации, считая по числу максимально возможных запусков многоразовой первой ступени ракеты. Так, модификация Block 5, по словам Шотвелл, выдержит не менее десяти запусков, в то время как версия Block 3 не рассчитывалась более, чем на два-три запуска.

Что касается ракеты Falcon Heavy, то её демонстрационный полет запланирован на вторую половину этого года, а коммерческие рейсы ракета начнет совершать с 2018 г. На 2018 г. уже запланированы запуски по заказам двух покупателей: спутникового оператора Arabsat из Саудовской Аравии и ВВС США.

В настоящее время компания ведет ремонтные работы на площадке Space Launch Complex 40 космодрома на мысе Канаверал, где в сентябре прошлого года произошел взрыв ракеты Falcon 9 во время заправки. Фирма планирует возобновить запуски ракет Falcon 9 с площадки 40, а запуски ракет Falcon Heavy перенести на площадку 39А, с которой в настоящее время производятся запуски ракет Falcon 9.

«Союз-5» (также известный как «Сункар») – новая ракета-носитель среднего класса грузоподъемностью 17 т, призванная заменить украинскую ракету «Зенит» и во многом аналогичная ей по устройству. Головным разработчиком «Союза-5» выступает РКК «Энергия», а производством ракет, вероятно, займется самарский РКЦ «Прогресс». На первом этапе ракета получит две стартовых площадки. Одна – принадлежащий компании S7 морской космодром Sea Launch, который будет модернизирован и адаптирован для новых ракет на средства самой S7. Вторая – принадлежащая Казахстану стартовая площадка для ракет «Зенит» на космодроме Байконур. Предполагается, что ее модернизацию оплатит Казахстан. В будущем может появиться еще один стартовый комплекс на космодроме Восточный, с которого можно будет производить пуски как «Союза-5», так и сверхтяжелой ракеты на его основе.


Слова Солнцева свидетельствует о том, что видение общего облика носителя сверхтяжелого класса у Роскосмоса изменились. Если раньше предполагалось, что вторая ступень этого носителя будет кислородно-водородной, то теперь речь идет об условном «многозените», т.е. связке из одинаковых модулей по аналогии с «Ангарой-А5». Подобную концепцию давно продвигала РКК «Энергия» под именем «Энергия-5».

Солнцев также заявил, что первый пуск «Союза-5» может состояться даже раньше запланированного 2022 года. Однако в прошлом подобные же заявления он делал и о корабле «Федерация», сроки разработки которого с тех пор сдвинулись никак не «влево», а, наоборот, «вправо».

3. Запуск модуля МЛМ «Наука» к МКС, «без сомнений», состоится в 2018 году.

Выполнить это обещание удастся, только если инженеры Центра им. Хруничева успешно и в срок завершат сложные операции по очистке топливных баков модуля, в которых в начале этого года было обнаружено загрязнение.

4. Эксплуатацию пилотируемых кораблей «Союз» предполагается продолжить даже после начала полетов «Федерации».


По словам Солнцева, «Союз» может быть полностью переоборудован в туристический корабль, а если будет создана модификация для облетных экспедиций к Луне (также с целью туризма), на ней удастся отработать системы, разрабатываемые для корабля «Федерация».

В связи с введением в эксплуатацию новых американских пилотируемых кораблей, с 2019 года РКК «Энергия» потеряет контракт НАСА по доставке астронавтов на МКС, а потому сейчас компания очень заинтересована в поиске покупателей на освобождающиеся места на «Союзах». Часть мест, высвободившихся из-за сворачивания российской научной работы на МКС, были переданы корпорации Boeing, которая затем перепродаст их НАСА (американское космическое агентство, наоборот, заинтересовано в наращивании экипажа станций для интенсификации научных исследований). В дальнейшем покупателями космических полетов могут стать как крупные компании вроде Boeing, так и отдельные туристы. При этом не совсем понятно, куда будут возить людей «Союзы» после прекращения работы МКС.

Модификация «Союза» для облетных экспедиций к Луне – еще одна старая идея РКК «Энергия». Работа в этом направлении не ведется, и Роскосмос не выказывает желания ее профинансировать. Слова Солнцева скорее следует рассматривать как очередную попытку отрекомендовать проект Роскосмосу, чем как заявление о намерении взяться за эту работу.

5. РКК «Энергия» готова предложить для окололунной станции шлюзовой модуль, лунный взлетно-посадочный корабль и пилотируемый корабль ПТК НП.

На данный момент из всех космических агентств только НАСА намерено строить станцию на орбите Луны. Эта станция пока известна под именем Deep Space Gateway. В отличие от МКС, этот проект не позиционируется как международный. НАСА согласна на участие иностранных космических агентств в создании и эксплуатации станции, но не в качестве полноправных партнеров.

Глава Роскосмоса Игорь Комаров заявил, что Роскосмос хотел бы принять активное участие в постройке станции и в целом хотел бы видеть ее в качестве наследника МКС.

Даже если НАСА не изменит свою позицию, Россия могла бы поучаствовать в постройке Deep Space Gateway не на уровне Роскосмоса, но хотя бы на уровне РКК «Энергия», которая выступила бы субподрядчиком при производстве шлюзового модуля у компании Boeing. По похожей схеме был построен модуль «Заря» для МКС. Партнерские отношения РКК «Энергия» и Boeing не прекратились и сейчас. В частности, в России были сконструированы базовые структуры для новых американских стыковочных узлов IDA.

Считается, что высокий уровень космической радиации является одной из основных проблем, которые возникнут при полете человека на Марс. Пока невозможно предсказать, как космические лучи и другие формы излучения могут повлиять на здоровье космонавтов или астронавтов, однако адекватная защита от всех возможных эффектов потребует больших расходов энергии или топлива.

На текущий момент ученые планируют решить эту проблему двумя путями – наращивая толщину обшивки кораблей и скафандров, и используя сверхпроводники для поддержания мощных магнитных полей, которые бы отталкивали заряженные частицы и не позволяли им проникнуть внутрь. Подобные системы хорошо справляются с защитой от тяжелых, но медленных частиц, но при этом не препятствуют движению ультрафиолета и теплового излучения, способных повредить ДНК и другие молекулы в клетках человека, и полупроводниковые чипы внутри самих кораблей.

Мирошниченко и его коллеги нашли способ защитить потенциальных марсонавтов, спутники и космические корабли от подобных лучей, создав необычные наночастицы, способные избирательно пропускать свет в зависимости от того, насколько сильно они нагреты. Они представляют собой небольшие кусочки кремния, похожие на микроскопические зерна злаков размером в несколько десятков нанометров. Экспериментируя с такими частицами, ученые обнаружили, что если их сложить в определенный узор, их оптические свойства меняются таким образом, что они начинают или пропускать ультрафиолетовое излучение, ИК-лучи и видимый свет, или же отражать их.

Малейшие изменения в размерах наночастиц или их положении, как отмечают физики, резко меняют их оптические свойства, благодаря чему даже малейший их нагрев будет заставлять их или отражать, или пропускать через себя эти лучи. Температуры в космосе могут меняться очень сильно в зависимости от освещенности Солнцем, и это свойство наночастиц можно использовать для защиты спутников не только от космических лучей, но и от перегрева, а астронавтов – от переохлаждения.