Космические программы будущего. Все в Космос! Обзор космических проектов из скорого будущего. Корабли Маска всегда возвращаются

June 15th, 2014

Все мы много раз видели самые разнообразные космические станции и космические города в фантастических фильмах. Но все они нереалистичные. Брайан Верстиг из компании Spacehabs на основе реальных научных принципов разрабатывает концепты космических станций, которые однажды действительно можно будет построить. Одной из таких станций-поселений является Kalpana One. Точнее, улучшенная, современная версия концепта разработанного в 1970-х годах. Kalpana One представляется из себя цилиндрическую структуру с радиусом 250 метров и длиной 325 метров. Приблизительный уровень населения: 3000 граждан.

Давайте посмотрим на этот город подробнее …

Фото 2.

«Космическая станция Kalpana One Space Settlement является результатом исследований вполне реальных лимитов структуры и форм огромных космических поселений. Начиная с конца 60-х годов и вплоть до 80-х годов прошлого века человечество впитало в себя представление о тех формах и размерах возможных космических станций будущего, которые показывались все это время в научно-фантастических фильмах и на различных картинках. Однако многие из этих форм имели некоторые конструктивные недостатки, в результате которых в реальности такие сооружения страдали бы от недостаточной стабильности во время вращения в условиях космоса. Другие формы недостаточно эффективно использовали соотношение структурной и защитной массы для создания обитаемых областей», - рассказывает Верстиг.

Фото 3.

«При поиске той формы, которая позволила бы создать в условиях воздействия перегрузок живую и обитаемую область и обладала необходимой защитной массой, было установлено, что продолговатая форма станции станет самым подходящим выбором. Ввиду огромных размеров и дизайна такой станции, потребуется совсем немного усилий и корректировок, чтобы избегать ее колебаний».

Фото 4.

«С тем же радиусом 250 метров и глубиной в 325 метров, станция будет совершать два полных оборота вокруг себя в минуту и создавать ощущение того, что человек, находясь в ней, будет испытывать то чувство, как если бы он находился в условиях земной гравитации. А это очень важный аспект, так как гравитация позволит нам жить дольше в условиях космоса, ведь наши кости и мускулы будут развиваться так же, как они развивались бы на Земле. Так как подобные станции в будущем могут стать постоянным местом обитания для людей, то очень важно создать на них условия, максимально близкие к условиям на нашей планете. Сделать так, чтобы люди могли на ней не только работать, но и отдыхать. И отдыхать с изысками».

Фото 5.

«И хотя физика удара или бросания, скажем, мяча будет очень отличаться в такой среде от земной, на станции определенно будут предлагаться самые разнообразные спортивные (и не только) занятия и развлечения».

Фото 6.

Брайан Верстиг является концептуальным дизайнером и сосредоточен на работе будущих технологий и космических исследований. Он работал со множеством частных космических компаний, а также печатных изданий, которым демонстрировал концепты того, что человечество будет использовать в будущем для покорения космоса. Проект Kalpana One как раз является одним из таких концептов.

Фото 7.

Фото 8.

Фото 9.

Фото 10.

Фото 11.

А вот например еще старые концепты:

Научная база на Луне. Концепт 1959 года

Изображение: Журнал «Техника молодежи», 1965/10

Концепт Тороидальной колонии

Изображение: Дон Дэвис/ NASA/Ames Research Center

Разработанныйаэрокосмическим агентством NASA в 1970-х годах прошлого века. По задумке колония предназначалась бы для жизни 10 000 человек. Сама конструкция была модульная и позволяла бы подсоединять новые отсеки. Передвигаться в них можно было бы на специальном транспорте, получившего название ANTS.

Изображение и представление: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center

Сферы Берналь

Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center

Еще один концепт разрабатывался в NASA Ames Research Center в 1970-х годах. Население: 10 000. Основная идея Сферы Берналь заключается в сферических жилых отсеках. Населенная зона находится в центре сферы, ее окружают зоны для аграрного и сельскохозяйственного производства. В качестве освещения для жилых и сельскохозяйственных зон используется солнечный свет, который перенаправляется в них за счет системы солнечных зеркальных батарей. Остаточное тепло в космос выделяют специальные панели. Заводы и доки для космических кораблей находятся в специальной длиной трубе в центре сферы.

Изображение: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center

Изображение: Рик Гайдис /NASA/Ames Research Center

Концепт цилиндрической колонии, разработанный в 1970-х годах

Изображение: Рик Гайдис/ NASA/Ames Research Center

Предназначается для населения более одного миллиона человек. Идея концепта принадлежит американскому физику Джерарду К. Онилу.

Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center

Изображение и представление: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center

1975 год. Вид изнутри колонии, идея концепта которой принадлежит Онилу. Сельскохозяйственные сектора с различными видами овощей и растений располагаются на террасах, которые устанавливаются на каждый уровень колонии. Свет для урожая обеспечивают зеркала, отражающие солнечные лучи.

Изображение: NASA/Ames Research Center

Изображение: Журнал «Техника молодежи», 1977/4

Огромные орбитальные фермы, как эта на картинке, будут производить достаточно пищи для космических поселенцев

Изображение: Delta, 1980/1

Шахтерская колония на астероиде

Изображение: Delta, 1980/1

Тороидальная космическая колония будущего. 1982 год

Концепт космической базы. 1984 год

Изображение: Les Bosinas/NASA/Glenn Research Center

Концепт лунной базы. 1989 год

Изображение: NASA/JSC

Концепт многофункциональной марсианской базы. 1991 год

Изображение: NASA/Glenn Research Center

1995 год. Луна

Естественный спутник Земли представляется отличным местом для проверки оборудования и подготовки людей для миссий по отправке на Марс.

Особые гравитационные условия Луны станут отличным местом для проведения спортивных соревнований.

Изображение: Пэт Ролингс/NASA

1997 год. Добыча льда на в темных кратерах лунного южного полюса открывают возможности для человеческой экспансии внутри Солнечной системы. В этом уникальном месте люди из космической колонии, работающей на энергии Солнца, будут производить топливо для отправки космических кораблей с лунной поверхности. Вода из потенциальных ледяных источников, или реголита будет течь внутри купольных ячеек и предотвращать воздействие пагубной радиации.

Изображение: Пэт Ролингс/NASA

Дракон (Dragon SpaceX) — частный транспортный космический корабль компании SpaceX, разработанный по заказу НАСА, предназначенный для доставки и возвращении полезного груза и, в перспективе, людей на Международную космическую станцию.
Корабль «Дракон» разрабатывается в нескольких модификациях: грузовой, пилотируемой «Dragon v2» (экипаж до 7 человек), грузо-пассажирской (экипаж 4 человека + 2,5 тонны грузов), максимальная масса корабля с грузом на МКС может составлять 7,5 тонн, также модификация для автономных полётов (DragonLab).

29 мая 2014 года компания представила пилотируемую версию многоразового аппарата Dragon, которая позволит экипажу не только добираться до МКС, но возвращаться на Землю с полным контролем процедуры приземления. В капсуле Dragon одновременно смогут находиться семь космонавтов. В отличие от грузовой версии он способен стыковаться с МКС самостоятельно, без использования манипулятора станции. Главные стронавтов и панелью управления. Также заявлено, что спускаемая капсула будет многоразовой, первый беспилотный полёт намечен на 2015 год, пилотируемый — на 2016 год.
В июле 2011 года стало известно что Исследовательский центр имени Эймса разрабатывает концепцию марсианской исследовательской миссии Red Dragon с использованием носителя Falcon Heavy и капсулы SpaceX Dragon.

SPACESHIPTWO

SpaceShipTwo (SS2) — частный пилотируемый суборбитальный космический корабль многоразового использования. Является частью программы Tier One, основанной Полом Алленом, и базируется на успешном проекте SpaceShipOne.
Аппарат будет доставляться на пусковую высоту (около 20 км) с помощью самолёта White Knight Two (WK2). Максимальная высота полёта 135—140 км (согласно информации BBC) или 160—320 км (согласно интервью с Бёртом Рутаном), что позволит увеличить время невесомости до 6 минут. Максимальная перегрузка — 6 g. Все рейсы планируется начинать и заканчивать на одном аэродроме в Мохаве в штате Калифорния. Первоначальная ожидаемая цена билета 200 тыс. $. Первый тестовый полёт состоялся в марте 2010 года. Запланировано порядка ста тестовых полётов. Начало коммерческой эксплуатации — не ранее 2015.

DREAM CHASER

«Dream Chaser» («Бегущий за мечтой») — многоразовый пилотируемый космический корабль, разрабатываемый американской компанией SpaceDev . Корабль предназначен для доставки на низкую околоземную орбиту грузов и экипажей численностью до 7 человек.
В январе 2014 года было объявлено, что 1 ноября 2016 года запланирован старт для первого испытательного орбитального полёта в беспилотном режиме; при успешном выполнении программы испытаний первый пилотируемый полёт состоится в 2017 году.
«Dream Chaser» будет выводится в космос наверху ракеты-носителя Атлас-5. Посадка — горизонтальная, самолётная. Предполагается возможность не только планирования, как у кораблей Спейс шаттл, но и самостоятельный полёт и посадка на любые взлётные полосы длиной не менее 2,5 км. Корпус аппарата из композитных материалов, с керамической теплозащитой, экипаж — от двух до семи человек.

NEW SHEPARD

Разработанный для использования в области космического туризма, New Shepard — это многоразовая ракета-носитель от Blue Origin, которая будет иметь возможность взлёта и посадки вертикально. Blue Origin представляет собой компанию, которой владеет основатель Amazon.com и бизнесмен Джефф Безос. New Shepard начнёт путешествия на суборбитальные высоты, и, кроме этого, будет проводить эксперименты в космосе, затем выполнять вертикальную посадку для питания и восстановления и повторного использования транспортного средства.
Многоразовый космический аппарат New Shepard способен осуществлять вертикальные взлет и посадку.
В соответствии с задумкой разработчиков, New Shepard может использоваться для доставки в космос людей и оборудования на суборбитальную высоту около 100 км над уровнем моря. На такой высоте можно проводить эксперименты в условиях микрогравитации. Отмечается, что космическое судно может вмещать на борт до трех членов экипажа. После вертикального старта аппарата двигательный отсек (занимает около 3/4 всего аппарата, расположен в нижней части) работает на протяжении 2,5 минут. Далее двигательный отсек отделяется от кабины экипажа и совершает самостоятельную вертикальную посадку. Кабина с экипажем после выполнения всех задуманных работ на орбите способна приземлиться самостоятельно, для ее спуска и приземления планируется использовать парашюты.

ORION, MPCV

Орион, MPCV — многоцелевой частично многоразовый пилотируемый космический корабль США, разрабатываемый с середины 2000-х годов в рамках программы «Созвездие». Целью этой программы было возвращение американцев на Луну, а корабль «Орион» предназначался для доставки людей и грузов на Международную космическую станцию и для полётов к Луне, а также к Марсу в дальнейшем.
Первоначально испытательный полёт космического корабля был намечен на 2013 год, первый пилотируемый полёт с экипажем из двух астронавтов планировался на 2014 год, начало полётов к Луне — на 2019—2020 гг. В конце 2011 года предполагалось, что первый полёт без астронавтов состоится в 2014 году, а первый пилотируемый полёт — в 2017. В декабре 2013 года озвучены планы на первый беспилотный тестовый полёт (EFT-1) с помощью носителя Дельта 4 в сентябре 2014 года, первый беспилотный запуск с помощью носителя SLS запланирован в 2017 году. В марте 2014 первый беспилотный тестовый полёт (EFT-1) с помощью носителя Дельта 4 был перенесен на декабрь 2014 года.
На корабле «Орион» будут выводиться в космос как грузы, так и астронавты. При полётах на МКС, в экипаж «Ориона» могут входить до 6 астронавтов. В экспедиции к Луне планировалось отправлять по четыре астронавта. Корабль «Орион» должен был обеспечить доставку людей на Луну для длительного пребывания на ней с тем, чтобы в дальнейшем подготовить пилотируемый полёт на Марс.

LYNX MARK

Основным предназначением Lynx Mark I, будет туризм. Взлетая горизонтально с обычного аэродрома, машина будет набирать высоту до 42 километров, поддерживая скорость, вдвое превышающую скорость звука. Затем двигатели отключатся, но Lynx Mark I по инерции поднимется ещё на 19 километров. На самом пике доступного кораблю диапазона высот он испытает примерно четырёхминутную невесомость, после чего вновь войдёт в атмосферу и, планируя, сядет на аэродром. Максимальная перегрузка при снижении составит 4 g. Весь полёт будет занимать не более получаса. При этом ракетоплан задуман для интенсивной работы: четыре полёта в день с техобслуживанием после каждых 40 вылетов (10 дней полётов).
С точки зрения космического туризма аппарат имеет ряд неоспоримых преимуществ, главное из которых - его не слишком высокая скорость как на подъёме, так и на спуске. Это позволяет сделать теплозащитную оболочку надёжной, но не одноразовой, как у SpaceX Dragon.
Учитывая, что стоимость двухместного орбитального самолёта, по обещаниям компании, не превысит 10 миллионов долларов, с четырьмя полётами в день аппарат быстро окупится. После этого будут созданы более амбициозные Lynx Mark II и III, с высотой орбитального полёта в 100 километров, способные нести нагрузку до 650 килограммов.

CST-100

CST-100 (от англ. Crew Space Transportation) — пилотируемый транспортный космический корабль разрабатываемый компанией Boeing. Это космический дебют компании Boeing, созданный в рамках Программы развития коммерческих пилотируемых кораблей, организованной и финансируемой НАСА
Головной обтекатель CST-100 будет использоваться для увеличения обтекаемости капсулы воздухом, а после выхода из атмосферы будет выполнено ее отделение. Позади панели находится стыковочный узел для стыковки с МКС и, предположительно, другими орбитальными станциями. Для управления аппаратом предназначены 3 пары двигателей: два по бокам для маневрирования, два основных, создающих основную тягу и два дополнительных. Капсула снабжена двумя иллюминаторами: спереди и сбоку. CST-100 состоит из двух модулей: приборно-агрегатного отсека и спускаемого аппарата. Последний предназначен для обеспечения нормального существования астронавтов на борту аппарата и хранения грузов, а первый включает в себя все необходимые системы управления полетом и будет отделен от спускаемого аппарата перед входом в атмосферу.
Аппарат в перспективе будет использоваться для доставки грузов и экипажа. CST-100 сможет перевозить команду из 7 человек. Предполагается, что аппарат будет доставлять экипаж на Международную космическую станцию и орбитальный комплекс Бигелоу (Bigelow Aerospace Orbital Space Complex). Срок в состыкованном состоянии с МКС до 6 месяцев.
CST-100 разработан для совершения относительно недолгих путешествий. "100" в названии корабля означает 100 км или 62 мили (низкая околоземная орбита).
Одна из особенностей CST-100 — дополнительные возможности орбитального маневрирования: если топливо в системе, разделяющей капсулу и ракету-носитель не использовано (в случае неудачного старта), оно может потом расходоваться на орбите.
Планируется многоразовое использование спускаемой капсулы до 10 раз.
Возвращение капсулы на Землю обеспечит одноразовая теплозащита, парашюты и надувные подушки (для финального этапа посадки).
В мае 2014 года было заявлено о первом беспилотном испытательном запуске CST-100 в январе 2017 года. На середину 2017 года запланирован первый орбитальный полет пилотируемого корабля с двумя астронавтами. При запусках будет использована РН Атлас-5. Также, не исключается стыковка с МКС.

ППТС -ПТК НП

Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС) и Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП) — временные официальные названия проектов российских ракеты-носителя и многоцелевого пилотируемого частично многоразового космического корабля.
Под этими временными официальными названиями кроются российские проекты, представленные ракетой-носителем и многоцелевым пилотируемым космическим кораблем, который частично является многоразовым. Именно он в будущем должен будет заменить пилотируемые корабли, представленные серией «Союз», а также автоматические грузовые корабли программы «Прогресс».
Создание ППТС обусловлено некими государственными целями и задачами. Среди них тот факт, что корабль должен будет обеспечивать национальную безопасность, являться технологически независимым, позволять государству осуществлять беспрепятственный доступ к космическому пространству, летать на лунную орбиту и осуществлять там посадку.
Экипаж может состоять максимум из шести человек, а если это полет к Луне - то не более четырех. Доставляемый груз может достигать 500 кг в весе, столько же может составлять масса возвращаемого груза.
Выход корабля на орбиту будет осуществляться при помощи новой ракеты-носителя «Амур».
Что касается двигательного отсека спускаемого аппарата, то здесь предусматривается использование только экологически безопасных компонентов топлива, среди которых — этиловый спирт, а также газообразный кислород. Внутри двигательного отсека может поместиться до 8 тонн горючего.
Ожидается, что территория посадочных полигонов будет размещаться на юге России. Приземление спускаемого аппарата будет осуществляться путем использования трех парашютов. Этому будет способствовать также реактивная система мягкой посадки. Прежде разработчики придерживались идеи применения полностью реактивной системы, в состав которой бы входили резервные парашюты для тех ситуаций, когда двигатели оказываются неисправными.

После полета Гагарина люди всерьез думали, что всего через несколько десятилетий Человечество покорит космическое пространство, колонизирует Луну, Марс и, возможно, более отдаленные планеты. Однако прогнозы эти были излишне оптимистичными. Но сейчас сразу несколько государств и частных компаний всерьез работают над тем, чтобы оживить утратившую накал космическую гонку. В нашем сегодняшнем обзоре мы вам расскажет про несколько самых амбициозных подобных проектов современности.

Американский мультимиллионер Деннис Тито, ставший в свое время, первым космическим туристом, создал программу Inspiration Mars, целью которой является запуск частной миссии на Марс в 2018 году. Почему именно в 2018? Дело в том, что при старте корабля 5 января этого года, появляется уникальная возможность осуществить полет по минимальной траектории. В следующий раз такой шанс выпадет лишь через тринадцать лет.

Американское агентство передовых разработок DARPA планирует запустить масштабную космическую программу, разработанную на сто и более лет. Главной ее целью является желание исследовать пространство за пределами Солнечной Системы на предмет потенциальной его колонизации Человечеством. При этом само DARPA планирует потратить на это лишь 100 миллионов долларов, основная же финансовая нагрузка ляжет на плечи частных инвесторов. Подобный режим сотрудничества в агентстве сравнивают с исследовательскими экспедициями 16 века, во время которых их руководители, действуя под флагами разных стран, в итоге получали большую часть доходов от присоединенных к Короне территорий и статус королевского наместника в них.

Известный режиссер Джеймс Кэмерон основал фонд, который займется проблемой использования астероидов в полезных для Человечества целях. Ведь эти космические объекты полны редкоземельных элементов. А той же платины в 500-метровом астероиде может оказаться больше, чем было добыто на Земле за всю ее историю. Так почему бы не попытаться достать эти ресурсы? К начинанию Кэмерона присоединились Google, The Perot Group, Hillwood и некоторые другие компании.

Япония планирует в самом ближайшем будущем построить т.н. «солнечный парус» ESAIL, который, благодаря давлению солнечных лучей на его поверхность, будет двигаться по космическому пространству со скоростью 19 километров в секунду. А это сделает его самым быстрым рукотворным объектом в Солнечной Системе.

В апреле 2015 года Российское Космическое Агентство объявило о своих амбициозных планах, подразумевающими создание обитаемых баз на Луне и Марсе уже к 2050 году. При этом все значимые спуски в ее рамках будут осуществлены не с Байконура, с нового космодрома Восточный, который сейчас строится на Дальнем Востоке.

Предвещая и дальнейшее развитие частных полетов на орбиту Земли, российская компания Орбитальные Технологии совместно с РКК Энергия запустили проект с названием Commercial Space Station по созданию первого отеля для космических туристов. Ожидается, что первый его модуль будет отправлен в Космос уже в 2015-2016 годах.

Одним из самых перспективных направлений по освоению Космоса считается разработка идеи космического лифта, который мог бы поднимать по тросу объекты на орбиту Земли. Создать первый подобный транспорт обещает к 2050 году японская компания Obayashi Corporation. Лифт этот сможет двигаться со скоростью 200 километров в час и нести в себе одновременно 30 человек.

На орбите Земли находится огромное количество старых, отработавших свое спутников, превратившихся в так называемый «космический мусор». И это при том, что запуск одного только килограмма груза туда составляет в среднем 30 тысяч долларов. Вот по этой причине агентство DARPA и решило начать разработку космической станции Phoenix, которая займется отловом старых спутников и сбором из них новых, функционирующих.

Orion

После трагедии с шаттлом «Колумбия» авторитет кораблей программы Space Shuttle был серьезно подорван, и перед NASA появилась задача создать новый многоразовый пилотируемый челнок. В середине 2000-х годов этот проект получил название Crew Exploration Vehicle, однако впоследствии обрел более звучное и красивое имя – «Орион».

«Орион» - это частично пилотируемый многоразовый корабль, который, по сути, повторяет технический дизайн кораблей серии «Аполлон», но обладает куда более совершенной «начинкой», особенно электронной. Обновлению подверглось почти все - даже туалет в новом челноке будет по образу тех, что используются на МКС.

Предполагается, что корабли «Орион» начнут с околоземной деятельности – в основном, займутся доставкой астронавтов на орбитальную станцию. Потом начнется самое интересное: представители NASA заявляют, что новый челнок сможет вернуть человека на Луну, поможет высадить астронавтов на астероид и даже сделать «следующий большой скачок» (Next Giant Leap – уже официально один из слоганов, сопутствующих программе «Орион») – позволить человеку, наконец, ступить на поверхность Марса.

Первое серьезное испытание (Exploration Flight Test-1) во многом готового корабля начнется уже в декабре 2014 года – правда, это будет лишь орбитальный и непилотируемый полет для проведения первичных тестов. Первый же полет астронавтов на «Орионе» запланирован на начало 2020-х годов. Самой привлекательной, и от того наиболее вероятной (из-за своей сравнительно низкой цены) пилотируемой миссией, уготованной NASA новому челноку, пока что является посещение астероида, предварительно доставленного на лунную орбиту.

Концепт челнока «Орион» / ©NASA

SpaceShipTwo

Британская компания Virgin Galactic во главе с миллиардером Ричардом Брэнсоном является одним из локомотивов космического туризма и вскоре собирается поднять коммерческую космонавтику на новую ступень.

Приблизительно к концу 2014 года начнутся первые пассажирские запуски суборбитального челнока , который за 250 тыс. долларов будет способен прокатить шестерых счастливчиков на высоте 110 км над уровнем моря. Это на 10 км выше, чем Линия Кармана – установленная Международной авиационной федерацией граница между атмосферой Земли и космическим пространством.

Ракеты при запуске SpaceShipTwo не используются; вместо них челнок поднимает на необходимую высоту основной самолет – WhiteKnightTwo, потом корабль сбрасывают, и на нем включается основной – уже ракетный – двигатель, специально под него разработанный (RocketMotorTwo), который и выводит корабль на заветную черту в 110 км. Потом корабль снижается и на скорости 4200 км/ч вновь входит в атмосферу (причем может это делать под любым углом), а затем самостоятельно садится на аэродром.

Количество записавшихся на первые полеты SpaceShipTwo стремится к тысяче. Среди них актеры Эштон Катчер и Анджелина Джоли, а также, например, Джастин Бибер. Места для полета с Леонардо ДиКаприо вообще разыграли на благотворительном аукционе – оказалось, многие не прочь заплатить за такую услугу по миллиону долларов.

Кстати, недавнее решение Великобритании о постройке собственного коммерческого космодрома продиктовано, помимо прочего, необходимостью создания инфраструктуры для таких компаний, как Virgin Galactic. В данный момент компания использует космодром Spaceport America, располагающийся в американском штате Нью-Мексико.

SpaceShipTwo в самостоятельном полете / ©MarsScientific

Dawn

Миссия межпланетной автоматической станции Dawn («Рассвет») уникальна: спутник должен исследовать пару карликовых планет астероидного пояса (между Марсом и Юпитером), причем прямо с их орбиты. Если все удастся, то этот аппарат станет первым в истории спутником, посетившим орбиты двух разных небесных тел (не включая Землю).

Разработанный в NASA и запущенный в 2007 году, а также оснащенный экспериментальным ионным двигателем, аппарат уже успешно выполнил свое задание по исследованию каменистой протопланеты Весты в 2012 году. Все данные, полученные спутником, находятся в открытом публичном доступе.

В данный момент Dawn направляется к еще более интересному объекту - ледяной Церере. Эта протопланета (ранее классифицировавшаяся как астероид) обладает диаметром в 950 километров и очень приближенной к сферической формой. Имея массу в треть от всего астероидного пояса, Церера могла официально стать планетой (5-ой от Солнца), однако в 2006 году вместе с Плутоном получила статус карликовой планеты. По расчетам, ледяная мантия на ее поверхности может достигать 100 км в глубину; это значит, что пресной воды на Церере больше, чем на Земле.

Оба объекта – и Веста, и Церера – представляют для ученых огромный интерес. Их исследование позволит углубиться в понимание процессов, происходящих при формировании планет, а также факторов, на это влияющих.

Прибытие Dawn на орбиту Цереры ожидается в феврале 2015 года.

Концепт приближающегося к Весте Dawn / ©NASA/JPL-Caltech

New Horizons

Чуть позже, в июле 2015 года, планируется еще одно крупное событие, связанное с миссией другой межпланетной автоматической станции. Примерно в это время орбиты Плутона достигнет запущенный NASA в 2006 году аппарат New Horizons («Новые горизонты»), миссия которого – тщательное исследование Плутона и его спутников, а также пары объектов в Поясе Койпера (в зависимости от того, какие будут наиболее доступны в окружении спутника в 2015 году)

В данный момент аппарат обладает ярким рекордом – он достиг наибольшей скорости в сравнении с любым аппаратом, запущенным с Земли, и направляется к Плутону со скоростью в 16,26 км/c. Достичь этого New Horizons помогло гравитационное ускорение, которое он получил, пролетая вблизи Юпитера.

На Юпитере и его спутниках, кстати, были протестированы многие исследовательские функции аппарата. Покинув юпитерианскую систему, аппарат для экономии энергии погрузился в «сон», от которого его пробудит лишь приближение Плутона.

Концепт New Horizons на фоне Плутона и его спутника / ©NASA

Don Quijote

Миссия межпланетной автоматической станции «Дон Кихот», разрабатываемой Европейским космическим агентством (ЕКА), поистине рыцарская. Состоящий из двух аппаратов – исследовательского «Санчо» и «импактного» «Идальго», «Дон Кихот» должен будет раз и навсегда продемонстрировать – можно ли спасти человечество от неминуемого падения астероида, заставив потенциального человекоубийцу изменить курс.

Предполагается, что обе части аппарата достигнут какого-нибудь заранее выбранного астероида диаметром примерно 500 метров. «Санчо» будет вращаться вокруг него, проводя необходимые исследования.

Когда все будет готово, «Санчо» удалится от астероида на безопасное расстояние, а «Идальго» врежется в него на скорости 10 км/с. Затем «Санчо» вновь займется изучением объекта – точнее тем, какие последствия оставило столкновение: изменился ли курс астероида, насколько сильны разрушения в его структуре и т.д.

«Дон Кихота» планируется запустить примерно в 2016 году.

Концепт Don Quijote на фоне безымянного астероида / ©ESA - AOES Medialab

Луна-Глоб

В России возрождаются проекты лунных аппаратов, а из уст ответственных за российскую космическую отрасль людей все чаще раздаются слова о создании лунной колонии с триколором.

Создание космической базы на Луне – пока что отдаленная перспектива, а вот проекты межпланетных автоматических станций по исследованию искусственного спутника Земли вполне осуществимы прямо сейчас, и на протяжении уже нескольких лет главным из них в России является программа «Луна-Глоб» - фактически первый необходимый шаг на пути к потенциальному лунному поселению.

Межпланетный автоматический зонд «Луна-Глоб» в основном будет состоять из посадочного спускаемого аппарата. Он сядет на поверхность Луны в ее южном полярном регионе, предположительно в кратере Богуславского, и отработает механизм посадки на лунную поверхность. Также зонд займется изучением лунного грунта – бурением с целью взятия образцов грунта и дальнейшего его анализа на наличие льда (вода необходима как для жизнедеятельности космонавтов, так и потенциально в качестве водородного топлива для ракет).

Запуск аппарата множество раз откладывался по различным причинам, в данный момент годом запуска называется 2015. В дальнейшем, до запланированного на 2030-е годы пилотируемого полета, планируется запустить еще несколько более тяжелых зондов, в том числе «Луна-Ресурс», которые также займутся изучением Луны и прочими необходимыми подготовительными мероприятиями для будущей посадки космонавтов.

Концепт посадочного аппарата Луна-Глоб / ©Rusrep

Dream Chaser

Мини-шаттл Dream Chaser от компании Sierra Nevada Corporation разрабатывается для NASA в качестве надежного и многоразового пилотируемого аппарата для суборбитальных и орбитальных полетов. Предполагается использовать Dream Chaser для доставки астронавтов на МКС.

Запуск аппарата осуществляется ракетой Атлас-5. Сам шаттл, способный нести 7 человек, оснащен гибридными ракетными двигателями. Посадку, подобно SpaceShipTwo, он осуществляет самостоятельно и горизонтально – на космодроме.

Наряду с Dragon от компании SpaceX и CST-100 от Boeing, Dream Chaser является коммерческим претендентом на статус нового основного пилотируемого корабля для США и NASA (все три проекта получили государственное финансирование). Стоит отметить, что эти аппараты разрабатываются частным сектором американской космической отрасли при частичной государственной поддержке и нацелены на операции именно в околоземном пространстве. Что касается деятельности в более глубоком космосе, то у NASA уже есть собственная программа пилотируемых аппаратов, и это упомянутый выше «Орион».

Совсем недавно (22 июля 2014 года) были проведены испытания Dream Chaser, которые показали готовность всех ключевых систем к космическим полетам. Первый тестовый пилотируемый полет шаттла назначен на 2016 год.

Inspiration Mars

Конечно, очень многим известно о проекте Mars One – планируемом космическом реалити-шоу, авторы которого сейчас проводят всемирный конкурс по отбору претендентов для пилотируемого полета на Марс к началу 2020-х годов и создания там постоянного человеческого поселения. Однако есть еще один схожий проект – Inspiration Mars.

Inpsiration Mars Foundation – это некоммерческая организация, созданная первым космическим туристом - американцем Дэннисом Тито. Тито предполагает собрать необходимые средства и осуществить отправку двух людей на космическом корабле к Марсу. Ни посадки, ни выхода на орбиту не планируется; только пролет мимо Красной планеты и возвращение на Землю. При удачном стечении обстоятельств миссия должна занять 501 день.

Средства предполагается привлечь как из частного сектора, так и из бюджета США; всего требуется от 1 до 2 миллиардов долларов, точная стоимость до сих пор не названа. В качестве аппарата, который можно привлечь для миссии, называется американский «Орион».

Тито полагает, что полет следует совершить уже в 2018 году (Марс в этот момент вновь максимально приблизится к Земле, что создаст удобные условия для межпланетного полета; в следующий раз такое будет только в 2031 году).

Есть и «План Б» на случай, если миссия будет не готова к 2018 году: продлить миссию до 589 дней, запустить аппарат в 2021 году и осуществить пролет не только мимо Марса, но и мимо Венеры.

James Webb Telescope

Космический телескоп, который стоит больше чем три марсохода Curiosity. James Webb Telescope – это наследник всемирно известного телескопа Hubble (аппаратура которого продолжает устаревать). В разработке проекта участвовали не только США, но и 16 других стран. Существенную помощь NASA оказали космические агентства Европы и Канады.

Телескоп стоимостью 8 миллиардов долларов (последняя озвученная Конгрессом цифра) предполагается запустить на ракете Arian 5 в октябре 2018 года и разместить в точке Лагранжа между Солнцем и Землей.

Главное зеркало телескопа состоит из 18 позолоченных подвижных зеркал, соединенных в одно, и обладает диаметром в 6,5 метров. Телескоп будет «видеть» в оптическом, ближнем и среднем инфракрасных диапазонах. С его помощью предполагается изучить ранние стадии развития Вселенной и увидеть чрезвычайно отдаленные от нашей галактики небесные тела, а также сделать более четкие, чем когда-либо, снимки объектов солнечной системы.

По своим возможностям James Webb превзойдет не только Hubble, но и другой важный космический телескоп – Spitzer Space Telescope.

JUICE

Межпланетная автоматическая станция Jupiter Icy Moon Explorer, вероятно, перевернет наши представления о малых телах Солнечной системы. Спутник JUICE, разрабатываемый ЕКА, отправится к Юпитеру в 2022 году и займется долгожданными исследованиями одних из самых интересных объектов Солнечной системы – трех ближайших и крупнейших спутников Юпитера из так называемой Галилеевой группы: Европы, Ганимеда и Каллисто.

Предполагается, что каждое из этих небесных тел обладает подледным океаном, то есть теоретически – условиями для зарождения жизни. JUICE вплотную займется изучением физических характеристик этих спутников, поиском органических молекул и исследованием состава льда (удаленно, через научную аппаратуру на борту).

Данные, полученные JUICE, помогут проанализировать юпитерианские спутники в качестве потенциальных целей для будущих пилотируемых полетов. В случае удачного запуска в запланированное время, аппарат достигнет системы Юпитера в 2030 году.

Вступительная заставка сериала «Пространство»: схематичное изображение распространения человечества по Солнечной системе

Я подготовил для журнала «Популярная механика» небольшую статью - прогноз развития космонавтики. В материал «5 сценариев будущего» (№ 4, 2016) вошла лишь малая часть статьи - всего один абзац:) Публикую полную версию!

Часть первая: ближайшее будущее — 2020-2030

В начале нового десятилетия человек вернется в окололунное пространство, в ходе осуществления программы NASA «Гибкий путь» (Flexible Path). Новая американская сверхтяжелая ракета Space Launch System (SLS), первый пуск которой запланирован на 2018 год, в этом поможет. Полезная нагрузка — 70 т на первом этапе, до 130 т на последующих. Напомню, у российского «Протона» полезная нагрузка лишь 22 т, у новой «Ангары-А5» — около 24 т. В США также строится государственный космический корабль Orion.

SLS
Источник: NASA

Американские частники обеспечат доставку астронавтов и грузов на МКС. Вначале два корабля — Dragon V2 и CST-100, затем подтянутся и другие (возможно, крылатые — например, Dream Chaser не только в грузовом, но и в пассажирском варианте).

МКС будут эксплуатировать как минимум до 2024 года (возможно и дольше, особенно российский сегмент).

Затем NASA объявит конкурс на новую околоземную базу, в котором победит, вероятно, Bigelow Aerospace с проектом станции с надувными модулями.

Можно прогнозировать к концу 2020-х годов наличие на орбите нескольких частных пилотируемых орбитальных станций различного назначения (от туризма до орбитальной сборки спутников).

С использованием тяжелой ракеты (с грузоподъемностью немного больше 50 т, иногда ее классифицирует как сверхтяжелую) Falcon Heavy и Dragon V2, сделанных в фирме Илона Маска, вполне вероятны туристические полеты на орбиту вокруг Луны — не просто облет, а именно работа на окололунной орбите — ближе к середине 2020-х.

Также ближе к середине-концу 2020-х вероятен конкурс от NASA на создание лунной транспортной инфраструктуры (частные экспедиции и частная лунная база). По недавно опубликованным оценкам частникам потребуется около $10 млрд государственного финансирования, чтобы вернуться на Луну в обозримое (меньше 10 лет) время.

Макет лунной базы частной компании Bigelow Aerospace
Источник: Bigelow Aerospace

Таким образом, «Гибкий путь» ведет NASA на Марс (экспедиция к Фобосу — в начале 30-х, на поверхность Марса — только в 40-х, если не будет мощного ускоряющего импульса от общества), а низкую околоземную орбиту и даже Луну отдадут частному бизнесу.

Кроме того, будут введены в строй новые телескопы, которые позволят найти не только десятки тысяч экзопланет, но и измерить прямым наблюдениям спектры атмосфер ближайших из них. Рискну предположить, что до 30-го года будут получены доказательства существования внеземной жизни (кислородная атмосфера, ИК-сигнатуры растительности и т.д.), и вновь возникнет вопрос о Великом фильтре и парадоксе Ферми.

Состоятся новые полеты зондов к астероидам, газовым гигантам (к спутнику Юпитера Европе, к спутникам Сатурна Титану и Энцеладу, а также к Урану или Нептуну), появятся первые частные межпланетные зонды (Луна, Венера, возможно, и Марс с астероидами).

Разговоры о добычи ресурсов на астроидах до 30-го года так и останутся разговорами. Разве что частники проведут совместно с государственными агентствами небольшие технологические эксперименты.

Начнут массово летать туристические суборбитальные системы — сотни людей побывают на границе космоса.

Китай в начале 20-х построит свою многомодульную орбитальную станцию, а к середине — концу десятилетия осуществит пилотируемый облет Луны. Также запустит множество межпланетных зондов (например, китайский марсоход), но на первое место в космонавтике не выйдет. Хотя и будет находиться на третьем-четвертом — сразу за США и крупными частниками.

Россия в лучшем случае сохранит «прагматичный космос» — связь, навигацию, дистанционное зондирование Земли, а также советское наследие по пилотируемой космонавтике. К российскому сегменту МКС будут летать космонавты на «Союзах», и после выхода США из проекта, вероятно, российский сегмент образует отдельную станцию — намного меньше советского «Мира» и даже меньше китайской станции. Но этого хватит, чтобы сохранить отрасль. Даже по средствам выведения Россия откатится на 3-4 место. Но этого будет хватать, чтобы выполнять задачи народно-хозяйственного значения. В плохом варианте после завершения эксплуатации МКС пилотируемое направление в космонавтике в России будет полностью закрыто, а в наиболее оптимистичном варианте — будет объявлена лунная программа с реальными (а не в середине 2030-х) сроками и четким контролем, что позволит уже в середине 2020-х провести высадки на Луну. Но такой сценарий, увы, маловероятен.

К клубу космических держав присоединятся новые страны, в том числе несколько стран с пилотируемыми программами — Индия, Иран, даже Северная Корея. И это не говоря о частных фирмах: пилотируемых орбитальных частных аппаратов к концу десятилетия будет много — но вряд ли больше десятка.

Множество небольших фирм создаст свои сверхлегкие и легкие ракеты. Причем некоторые из них постепенно будут наращивать полезную нагрузку — и выходить в средние и даже тяжелые классы.

Принципиально новых средств выведения не появится, люди будут летать на ракетах, однако многоразовость первых ступеней или спасение двигателей станут нормой. Вероятно, будут проводиться эксперименты с аэрокосмическими многоразовыми системами, новыми топливами, конструкциями. Возможно, к концу 20-х будет построен и начнет летать одноступенчатый многоразовый носитель.

Часть вторая: превращение человечества в космическую цивилизацию — от 2030 до конца XXI века

На Луне множество баз — как государственных, так и частных. Естественный спутник Земли используется как ресурсная база (энергия, лед, различные составляющие реголита), опытный и научный полигон, где проверяются космические технологии для дальних полетов, в затененных кратерах размещены инфракрасные телескопы, а на обратной стороне — радиотелескопы.

Луна включена в земную экономику — энергия лунных электростанций (поля солнечных батарей и солнечных концентраторов построенных из местных ресурсов) передается как на космические буксиры в околоземном пространстве, так и на Землю. Решена задача доставки вещества с поверхности Луны на низкую околоземную орбиту (торможение в атмосфере и захват). Лунный водород и кислород используется в окололунных и околоземных заправочных станциях. Конечно, все это только первые эксперименты, но уже на них частные фирмы делают состояния. Гелий-3 пока добывается только в небольших количествах для экспериментов связанных с термоядерными ракетными двигателями.

На Марсе — научная станция-колония. Совместный проект «частников» (в основном — Илона Маска) и государств (в основном — США). Люди имеют возможность вернуться на Землю, однако многие улетают в новый мир навсегда. Первые эксперименты по возможному терраформированию планеты. На Фобосе — перевалочная база для тяжелых межпланетных кораблей.

Марсианская база
Источник: Bryan Versteeg

По всей Солнечной системе множество зондов, цель которых — подготовка к освоению, поиск ресурсов. Полеты скоростных аппаратов с ядерными энергодвигательными установками в пояс Койпера к недавно обнаруженному газовому гиганту — девятой планете. Роверы на Меркурии, аэростатные, плавающие, летающие зонды на Венере, изучение спутников планет-гигантов (например, подводные лодки в морях Титана).

Распределенные сети космических телескопов позволяют фиксировать экзопланеты прямым наблюдением и даже составить карты (очень низкого разрешения) планет у ближайших звезд. В фокус гравитационной линзы Солнца отправлены большие автоматические обсерватории.

Развернуты и работают одноступенчатые многоразовые средства выведения, на Луне активно используются не ракетные способы доставки грузов — механические и электромагнитные катапульты.

Летает множество туристических космических станций. Есть несколько станций — научных институтов с искусственной гравитацией (станция-тор).

Тяжелые пилотируемые межпланетные корабли не только достигли Марса и обеспечили развертывание на Красной планете базы-колонии, но и активно исследуют пояс астероидов. Множество экспедиций отправлено к околоземным астероидам, осуществлена экспедиция на орбиту Венеры. Началась подготовка к развертыванию исследовательских баз у планет-гигантов — Юпитера и Сатурна. Возможно, планеты-гиганты станут целью первого испытательного полета межпланетного корабля с термоядерным двигателем с магнитным удержанием плазмы.

Запуск метеозонда на Титане