Пилотируемая космонавтика: все дальше в солнечную систему?

Окончание. Начало в № 15

Проект Иркутского государственного университета «Научные Weekend`ы» подготовился к 60-летию полета Юрия Гагарина заранее – еще 3 апреля профессор Сергей Язев прочел лекцию «Пилотируемая космонавтика: новые лица». Предлагаем вашему вниманию вторую часть выступления иркутского ученого.  

Китайская эпопея

«Новым лицом» пилотируемой космонавтики стал Китай, запустивший более десятка кораблей серии «Шэньчжоу», в том числе шесть пилотируемых в 2003–2016 годах. Очередной полет ожидается в 2021 году. По внешнему виду китайского аппарата сразу можно понять, что за образец компоновки был выбран советский / российский корабль «Союз»: приборный отсек, спускаемый аппарат, бытовой отсек. Но китайский корабль делали позже, поэтому он больше и просторнее, у корабля два набора солнечных панелей, а бытовой отсек может после отсоединения от посадочного отсека продолжать работу как самостоятельный спутник.

Китай обладает линейкой ракет от малых до мощных, что позволяет запускать спутники и корабли разных типов. Китайским «Гагариным» стал полковник Ян Ливэй, и с тех пор китайцы прошли большой путь. Уже состоялись групповые полеты, в космосе побывала китаянка Лю Ян, в 2011 году отрабатывали стыковку с прототипом орбитальной станции «Тяньгун-1». Станция пока немногим больше типового корабля, однако КНР уверенно идет к созданию собственной орбитальной станции. Проект планируется выполнить в 2021–2023 годах, базовый блок станции, по имеющейся информации, доставлен на космодром. Первый полет состоится в течение 2021 года, вторым этапом станет отправка грузового корабля, а затем и пилотируемого.

Помимо орбитальной станции Китай планирует создание после 2022 года собственного космического телескопа «Сюньтянь», который продолжит линию, начатую знаменитым телескопом «Хаббл». Китайский проект скромнее по линейным размерам (диаметр зеркала «Хаббла» 2,4 метра, у «Сюньтянь» – 2 метра), однако с учетом более совершенных современных технологий он должен быть мощнее предшественника. Принципиальным новшеством должна стать возможность периодически стыковать телескоп с космической станцией для обслуживания оборудования – «Хаббл» был автономным аппаратом, и до сих пор считалось, что чем меньше люди с ним взаимодействуют физически, тем точнее настройки и лучше результаты. Астрономы всего мира с интересом ждут, когда же телескоп начнет передавать данные.

В декабре 2020 года китайская космонавтика преодолела очередной рубеж: аппарат «Чанъэ-5» достиг Луны, произвел съемки поверхности и забор одного килограмма грунта. При этом с поверхности Луны взлетел лишь небольшой блок, который доставил груз на орбиту, автоматика перегрузила грунт на возвращающийся корабль, и уже он привез грунт на Землю. Самым важным в этой миссии стал тот факт, что вся запланированная программа была выполнена с первой попытки, автоматика сработала безукоризненно, и Китай сразу вышел в число мировых лидеров по этому параметру.

Космос как поле конкуренции

В список космических держав (то есть стран, способных самостоятельно стоить ракеты, корабли и спутники и выводить собственную технику на орбиту) на сегодняшний день входят СССР/ Россия (с 1957 года), США (1958), Франция (1965), Италия (1967), Япония (1970), Китай (1970), Великобритания (использует космодром в Австралии с 1971 года), Европейский союз (1979), Индия (1980), Израиль (1988), Иран (2009), частная корпорация Илона Маска Space X (2010), КНДР (2012), Республика Корея (2013), Новая Зеландия (частная компания, 2018). Лидером по количеству космодромов считаются США, располагающие шестью комплексами, в том числе Бока-Чика, где работает Маск. На втором месте Китай – четыре комплекса; Россия с учетом расположенного в Казахстане Байконура работает на трех объектах, в том числе самом северном в мире космодроме Плесецк.

У Японии два собственных космодрома, пригодных для старта тяжелых ракет: долгое время грузы для МКС отправляли именно японскими ракетами с японских космодромов. Евросоюз использует космодром Куру в Гвиане (Южная Америка), откуда иногда стартуют и российские ракеты, потому что он находится почти на экваторе и это очень удобно с технической точки зрения. У Индии, Ирана и Израиля по одному космодрому; у Австралии и Бразилии есть космодромы, но нет собственной космической техники. Бразилия несколько раз пыталась отправить национальный спутник, но попытки были безуспешными.

Россия, США и Китай считаются своего рода космическими сверхдержавами, поскольку только они могут отправлять в космос людей; после 2023 года в этот список планирует войти Индия. Уже состоялись испытания корабля «Гаганьян», а индийские космонавты тренируются в России. По мнению Сергея Язева, полет может состояться в 2025 году.

Жди нас, Луна

Лунные проекты становятся все более модными, однако программа Constellation, разработанная в США в 2004–2010 годах, осталась нереализованной. Американцы планировали создать корабль «Орион», который мог бы, подобно «Аполлонам», доставить людей на Луну. Для него планировали построить сверхтяжелую ракету SLS и специальный лунный модуль «Альтаир» для посадки на поверхности спутника Земли. Идея восстановления уже отработанного «Аполлона» при этом была признана ошибочной: в нем была неудобная для космонавтов чисто кислородная атмосфера, ненадежный посадочный модуль и так далее. Корабль «Орион» был построен, в 2014 году слетал в свой единственный полет без экипажа и возвратился, как и все американские корабли, с посадкой на воду. Служебный модуль корабля был сделан в Европе, а все остальное в США.

Хотя проект стартовал в 2004 году, ракета SLS, рассчитанная на груз 130 тонн, до сих пор не совершила ни одного полета

– первый старт запланирован только на конец 2021 года. НАСА уже предлагает серию модификаций этой ракеты, но один экземпляр будет стоить не менее 1,6 млрд долларов. По мнению Илона Маска, это неоправданно дорого для одноразового изделия, и он предлагает правительству США собственные разработки, обещая запускать ракеты в десятки раз дешевле. Однако из-за лоббистских усилий других специалистов это желание пока остается неисполненным. Проект лунного модуля «Альтаир» вообще был закрыт на стадии конструирования, никаких опытных экземпляров не создали.

Продолжением проекта «Орион» должен стать проект «Артемида» (по мифологии, Артемида – младшая сестра Аполлона). Администрация президента Трампа утвердила весьма амбициозный проект: в 2021 году должен был состояться беспилотный полет к Луне «Артемида-1»; полет «Артемида-2», пилотируемый, запланирован на орбиту Луны в 2023 году; в 2024 году должна состояться высадка на Луну. При этом заранее объявлено, что в экипаже из четырех человек будет участвовать и первой выйдет на Луну женщина. В 2019 году компания «Локхид Мартин» заключила контракт на изготовление кораблей «Орион» до 2030 года, и предполагается, что в серии будут строить от 6 до 12 кораблей.

Конкурс на посадочный модуль в 2020 году выиграли три компании – Space X, Blue Origin и Dynetics, которые получили предварительное финансирование. Подведение итогов должно состояться в ближайшее время, и тогда станет известно, кто конкретно станет генеральным подрядчиком.

Незадолго до отставки Трампа стало известно, что в соглашении «Артемида» будут участвовать также Австралия, Великобритания, Италия, Канада, Люксембург, Объединенные Арабские Эмираты и Япония. В некоторых анонсах проекта по строительству окололунной космической станции можно видеть и логотип Роскосмоса, но сейчас информации об участии России в этом проекте нет.

С приходом администрации Джозефа Байдена все может и прекратиться: он всегда был сторонником «околоземной» космонавтики, строительства научных и метеорологических спутников, а к полетам на Луну относился скептически. В новом статусе президента Байден пока никаких заявлений не делал, а вот руководителя НАСА уже поменял.

Самая мощная из имеющихся в мире грузовых ракет FALCON HEAVY, разработанная Илоном Маском, может вывести на низкую околоземную орбиту до 63 тонн, но на отлетную траекторию к Луне может вывести не более 17 тонн. Для корабля «Орион» с массой 25 тонн этого недостаточно. К тому же Маск много раз заявлял, что не будет сертифицировать такую ракету для пилотируемых полетов – для них он разрабатывает принципиально новые космические корабли Starthopper и Starship (который должен летать до Марса), а к ним специальную ракету Superheavy. Кораблей Макс запустил уже десять, при их дешевизне он может делать по кораблю в месяц и готов отрабатывать различные узлы и режимы, невзирая на взрывы и другие проблемы.

Пока Маск отрабатывает свой идеальный корабль, Китай неожиданно для всех в мае 2020 года представил новый корабль весом 21,6 тонны для полета к Луне. Ракета «Чанчжэн-5В» грузоподъемностью 25 тонн вывела корабль на орбиту, он совершил автономный полет и вернулся на Землю. Заявлено, что ракета «Чанчжэн-9» будет иметь грузоподъемность 130 тонн и старт состоится в 2028 году.

– Мало сомнений, что у Китая это получится, и, значит, полет к Луне состоится. Корабль готов и испытан, теперь нужна только ракета, – отметил Сергей Язев.

В новой версии обложки журнала «Тайм», где когда-то были изображены советский космонавт и американский астронавт, на этот раз четыре фигуры: американский с логотипом НАСА, китайский и два – со значками американских частных фирм. Кроме того, в июне 2021 года состоится полет платформы компании Astrobotics лунными роверами, выпущенными США, Англией и Японией. Одна загвоздка: ни один из этих элементов ни разу до сих пор не летал.

От «Ангары» до «Енисея»

В России продолжаются работы над космическим кораблем «Орел» массой 19–22 тонны, предназначенным для полета к Луне. Посадочного лунного модуля для этого корабля пока нет, его тоже нужно создавать. Тем временем составлен план полетов и исследований: после завершения строительства стартового стола для ракеты «Ангара» на космодроме «Восточный» в 2023 году должен состояться беспилотный полет «Орла»; в 2024-м – беспилотный, а в 2025 году – пилотируемый полет к МКС и стыковка со станцией. Тяжелый лунный вариант должен взлететь после 2025 года, беспилотный облет Луны ожидается в 2028 году, пилотируемый – в 2029-м. Ракета «Ангара», испытанная в 2020 году, годится только для вывода «Орла» на околоземную орбиту, поэтому к 2028 году нужно создать сверхтяжелую ракету «Енисей». С дополнительными модулями «Енисей» становится ракетой «Дон», испытания которой должны состояться в 2029 году.

Поскольку все это сложно, дорого и долго, научный совет РАН по космосу предложил пойти по другому пути. Вместо тяжелого «Орла» построить корабль «Орленок» массой 16 тонн – тогда «Ангара» сможет вывести его в космос самостоятельно, пусть даже за счет сокращения экипажа с четырех до двух космонавтов. Еще один прием – выводить компоненты лунного корабля на орбиту по частям (сам корабль, разгонный модуль, танкеры с топливом), собирать воедино в космосе и стартовать уже с орбиты к Луне.

Собственные лунные планы есть не только у Китая, США и России, но и у таких стран, как Япония, Израиль и Республика Корея. Не все смогут отправить к Луне человека, но, по крайней мере, хотят участвовать собственными исследовательскими автоматами.

Записал Борис Самойлов, «Байкальские вести».

Иллюстрации из презентации Сергея Язева