От экзопланет до космотуризма. 10 главных космических событий 2018 года
TESS и CHEOPS начнут поиск экзопланет
Экзопланетами называются планеты, вращающиеся не вокруг Солнца, а вокруг других звезд. На данный момент за пределами Солнечной системы обнаружено 3726 планет в 2791 системе (623 системы имеют более одной планеты). Более половины из них открыты космическим телескопом Kepler, который запустила NASA (Национальная аэрокосмическая администрация США) в марте 2009 г. Также Kepler обнаружил еще 4496 кандидатов на звание экзопланет.
Однако этот телескоп нацелен на участок, составляющий только 1/400 часть неба, а значит, следит лишь за очень малой частью нашей галактики Млечный Путь. И большинство его целей находятся на расстоянии 500-1000 световых лет от нас. Хотя нам, конечно, важнее знать в первую очередь о близлежащих планетных системах.
Удовлетворить этот интерес призвана космическая обсерватория TESS (Transit Exoplanet Survey Satellite), которую NASA собирается запустить в марте-июне 2018 г. Она сможет просканировать абсолютно весь небосвод и проследить более чем за 200 тыс. ярких звезд в окрестности Солнца. Ожидается, что TESS найдет около 2000 экзопланет, из которых 300 будут размером в один-два размера Земли.
ESA (Европейское космическое агентство) также для поиска экзопланет до конца 2018 г. запустит космический телескоп CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite). Он будет вести тщательные высокоточные наблюдения за яркими звездами из целевого списка.
Можно надеяться, что в результате мы получим более-менее полный каталог планет, похожих на Землю, в окрестности Солнечной системы, и сможем вычислить, какие из них расположены в зоне жизни, т.е. не слишком далеко от своего солнца, но и не слишком близко. Впрочем, это еще не даст оснований утверждать, что там может существовать жизнь, - для этого нужно знать, какая там атмосфера.
Эту задачу NASA и ESA собираются возложить на космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) стоимостью $8,8 млрд (это больше, чем было потрачено на строительство Большого адронного коллайдера), обладающий составным зеркалом диаметром 6,5 м. Телескоп будет запущен в марте-июне 2019 г. европейской ракетой Ariane-5 с космодрома во Французской Гвиане. Благодаря своим беспрецедентным способностям обнаружения JWST станет передовой космической обсерваторией на ближайшее десятилетие. Солнцезащитный экран позволит охладить инструменты телескопа до сверхнизких температур. Благодаря этому сверхчувствительные приборы смогут обнаруживать едва заметные изменения в яркости и спектре света звезды, когда она затеняется планетой. По этим изменениям можно будет не только обнаружить саму планету, но и определить плотность и состав ее атмосферы.
Американский зонд отправится к Солнцу
В июле-августе 2018 г. должен быть запущен созданный NASA зонд Parker Solar Probe, который приблизится к Солнцу до расстояния в 5,3 млн км. Это равно 7,5 радиуса Солнца и в 9 раз меньше расстояния, на котором отстоит от Солнца Меркурий в самой близкой к нему точке своей орбиты (45,3 млн км). Столь близко к нашему светилу не приближался еще ни один космический аппарат.
Имея размеры с небольшой автомобиль, зонд напичкан научной аппаратурой. Его стоимость вместе с выводом в космос составит $750 млн. Прежде чем приблизиться к Солнцу, зонд семь раз пролетит мимо Венеры и только в конце 2024 г. выйдет на стабильную орбиту вокруг Солнца с периодом 88 дней. Задача зонда - измерить магнитное поле и энергию частиц солнечного ветра. Собранные данные помогут специалистам NASA предсказывать вспышки солнечной активности, влияющие на земные приборы и спутники.
В точке максимального приближения аппаратуре зонда придется работать при температуре 1400 °C. Чтобы защитить приборы от этого жара, инженеры NASA разработали композитный термощит. Материал толщиной всего в 11,5 см сохранит для датчиков комнатную температуру.
В свою очередь, ESA готовится запустить в феврале 2019 г. спутник Solar Orbiter. Он должен выйти на околосолнечную орбиту с периодом 150 дней и минимальным расстоянием от Солнца 41,3 млн км. Спутник будет выполнять детальные измерения солнечного ветра и вести наблюдения полярных областей Солнца. Все эти исследования помогут ответить на вопрос о том, как изменения на Солнце влияют на жизнь на Земле.
BepiColombo полетит к Меркурию
В октябре 2018 г. с помощью европейской ракеты Ariane-5 с космодрома во Французской Гвиане должна стартовать
- совместная миссия ESA и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) по исследованию Меркурия. Общий вес комплекса составит 4,1 т, из которых примерно половина - горючее. Для экономии топлива в течение полета BepiColombo совершит аж девять гравитационных маневров: один возле Земли, два возле Венеры и затем в 2021-25 гг. шесть возле Меркурия. Именно потому миссия названа в честь итальянского математика и инженера Джузеппе (Бепи) Коломбо (1920-1984) - автора теории гравитационного маневра, которая используется для проектирования полетов космических аппаратов к другим планетам.
В декабре 2025 г., по прибытии к цели после всех маневров, на орбиты вокруг планеты будут выведены два аппарата: Mercury Planetary Orbiter и Mercury Magnetospheric Orbiter. Первый из них, разработанный ESA, будет изучать поверхность и внутреннее строение Меркурия. Второй спутник, созданный JAXA, будет исследовать магнитное поле планеты.
InSight пробурит Марс на 5 метров
Инсайтом обычно называют проникновение в суть. Журналисты обозначают этим словом эксклюзивную информацию из первоисточника, недоступного для других. Оба эти смысла слились в названии космической миссии InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport), которая станет 12-й в рамках Discovery - программы NASA по изучению планет Солнечной системы.
В мае 2018 г. с космодрома Ванденберг стартует ракета Atlas V. Она прибудет к Марсу в ноябре того же года и доставит исследовательский посадочный аппарат, призванный определить размер, состав и агрегатное состояние ядра планеты, состав и структуру мантии, толщину и структуру коры, температуру внутренностей Марса, а также силу, частоту и географическое распределение тектонической активности и частоту падения метеоритов.
Стоимость миссии составляет около $480 млн без учета стоимости ракеты и затрат партнеров из Франции и Германии. В частности, французы предоставили сейсмометр для точных измерений тектонической активности Марса, а немцы - зонд, предназначенный для измерения теплового потока из-под поверхности Марса. Планируется, что инструмент пробурит 5-метровую скважину и благодаря этому сможет определить, сколько тепла исходит из внутренних слоев планеты.
Разведчики поковыряются в астероидах
В июле 2018 г. автоматическая межпланетная станция "Хаябуса-2", запущенная JAXA в декабре 2014 г., прибудет на околоземный астероид Рюгу (его диаметр около 920 м) и отберет там грунт. Проблему, как отобрать грунт, японцы решили просто: на станции установлен ударный цельнометаллический заряд, состоящий из медного снаряда и взрывчатки. При подлете к астероиду станция выстрелит этим зарядом по поверхности. На дне образовавшегося кратера должно набраться достаточно породы.
Но отбор грунта - не единственная цель миссии. На спускаемый аппарат установлены спектрометр, магнитометр, радиометр и камера, а также двигательная установка, благодаря которой аппарат сможет менять свое местоположение для дальнейших исследований. Возле астероида станция пробудет до декабря 2019 г. и затем отправится назад, чтобы вернуться на Землю в декабре 2020-го.
Вслед за японцами аналогичную экспедицию снарядили американцы. В августе 2018 г. автоматическая межпланетная станция OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer), запущенная NASA в сентябре 2016 г., высадится на околоземный астероид Бенну (его диаметр около 560 м) и отберет там грунт. Проблему, как отобрать грунт, американцы решили по-другому: после достижения цели станция выйдет на орбиту высотой 4,8 км над поверхностью астероида и 505 дней (по земному счету) будет осуществлять картографирование его поверхности. Результаты картографирования будут использованы командой миссии для выбора места отбора проб. Затем со станции на астероид будет отправлен пробоотборник. Ожидается, что он наскребет от 60 г (в худшем случае) до 2 кг (если повезет) грунта. Отобранный материал будет перемещен в возвращаемый аппарат и отправлен к Земле. Прибытие на Землю запланировано на сентябрь 2023 г.
И Рюгу, и Бенну были открыты в 1999 г. Они относятся к околоземным астероидам - так называют астероиды, орбиты которых подходят близко к орбите Земли или пересекаются с ней. Вращаются эти астероиды, как и Земля, вокруг Солнца. Уже обнаружено свыше 17 тыс. таких объектов.
Китайская станция подберется к Луне сзади
До конца 2018 г. Китай собирается отправить к Луне автоматическую станцию "Чанъэ-4". Ее спускаемый аппарат должен прилуниться на обратной стороне Луны, поэтому сначала в июне 2018 г. будет запущен спутник связи для ретрансляции сигналов между прилунившимся аппаратом и Землей. земной станцией. Это будет первая посадка на обратную сторону Луны. Цель миссии - изучение геологических условий в месте посадки.
В 2019 г. Китай планирует запустить следующую лунную миссию "Чанъэ-5". Ее задачей будет забор лунного грунта и последующая доставка его на Землю. А в дальнейшем на Луне должна возникнуть постоянная китайская станция. Она будет полностью автоматизирована, что позволит проводить исследования Луны без риска для чьей-либо жизни.
В феврале 2017 г. основатель частной аэрокосмической компании SpaceX Илон Маск объявил о планах совершить первый в истории коммерческий рейс к Луне на корабле Dragon-2 для двух космических туристов. Маск заявил, что старт корабля состоится в четвертом квартале 2018 г. И это при полном отсутствии у компании более ранних и более безопасных пилотируемых полетов.
Маск не сказал, кто эти два гражданских лица, которым, вероятнее всего, придется выложить за недельный космический полет к Луне несколько сотен миллионов долларов. Известно лишь, со слов самого Маска, что эти люди уже внесли "серьезную предоплату". Но еще более важным вопросом является то, каким образом эти люди смогут подготовиться к космической миссии, когда даже у профессиональных астронавтов уходят годы на подобную подготовку. Поэтому анонсированный полет вряд ли состоится, по крайней мере в 2018 г.
Стать первой частной компанией, которая посадит спускаемый аппарат на поверхность Луны, обещает компания Moon Express. Ее глава Навин Джайн рассказал в интервью CNBC, что Moon Express уже получила разрешение на лунную посадку и что полет состоится в 2018 г. Но эти планы тоже выглядят нереалистичными.
Dragon и Sparliner начнут пилотируемые полеты
А вот что реалистично - это планы SpaceX и Boeing уже в 2018 г. осуществить пилотируемые полеты в околоземном пространстве. Первый беспилотный полет космического корабля Dragon от SpaceX намечен на весну 2018 г., а на август запланирован первый испытательный полет с экипажем. Boeing планирует осуществить первый автономный запуск корабля Sparliner в марте, а в ноябре 2018 г. на нем уже полетят астронавты.
11 декабря на конференции, посвященной будущему запуску к МКС корабля Dragon компании SpaceX, представитель NASA Кирк Ширман сообщил, что NASA больше не планирует покупать у "Роскосмоса" места на кораблях "Союз" для будущих космических полетов. "Покупки новых мест мы с Россией не обсуждаем, так как уверены в сроках запусков коммерческих космических кораблей SpaceX и Boeing", - отметил Ширман.
15 декабря SpaceX запустила с мыса Канаверал ракету Falcon-9 с космическим грузовым кораблем Dragon, чтобы тот доставил груз для экипажа МКС. Для этой миссии SpaceX использовала ракету, практически полностью состоявшую из компонентов, использованных для полета ранее. Грузовой космический корабль Dragon, принявший участие в миссии, тоже уже побывал в космосе.
Примечательно, что старт прошел без предварительного тестового запуска. Первая ступень ракеты успешно справилась с задачей и совершила управляемую посадку на водную платформу в Атлантическом океане.
NASA делает большие ставки на использование летавших ранее ракет, поэтому для SpaceX этот старт имеет большое значение. Компания продемонстрировала, что ее ракеты действительно многоразовые, а технология, по которой они производятся и ремонтируются, вполне надежна.
Первые космические туристы опробуют New Shepard
Частная космическая компания Blue Origin нацелена на проведение первого коммерческого туристического запуска к началу 2019 г., однако перед этим собирается провести несколько пробных пилотируемых полетов. Со слов владельца Blue Origin миллиардера Джеффа Безоса, эти полеты состоятся в 2018 г. Однако пока не ясно, как компания собирается эти запуски проводить - открыто или закрыто. Blue Origin не очень активно освещала все предыдущие старты своих ракет. О последнем из них, состоявшемся 12 декабря, Джефф Безос просто сообщил в Твиттере: "Ракета NewShepard с новой капсулой Crew Capsule 2.0 успешно осуществила первый полет. Новая капсула оснащена окнами. На борту находилась тестовая кукла. Отличная была поездочка", - и приложил видео.
Ракета была запущена с принадлежащей компании пусковой площадки в Западном Техасе. Посадка капсулы для экипажа тоже была успешной.
Blue Origin планирует использовать ракету New Shepard в туристических запусках к условной границе между земной атмосферой и космическим пространством. Весь полет будет длиться 11 минут, в течение которых заплатившие за билет смогут наслаждаться видами Земли, а также около 3 минут испытывать на себе все прелести невесомости. После этого капсула будет спускаться обратно на парашютах, а первая ступень ракеты - мягко сажаться на специальную площадку и затем готовиться к новому запуску.
Blue Origin подключится к созданию мегаракеты SLS
Еще одним успехом Blue Origin может стать участие в программе NASA по созданию новой огромной ракеты-носителя сверхтяжелого класса SLS (Space Launch System). Сейчас NASA ищет идеи, которые позволили бы сократить стоимость как производства ракеты, так и ее эксплуатации. Как сообщает портал Ars Technica, NASA рассматривает возможность использования потенциально более дешевых ракетных двигателей BE-3U, которые предлагает Blue Origin.
В первой ступени SLS используются два вспомогательных ускорителя, которые будут обеспечивать вывод ракеты на низкую околоземную орбиту. Дальше в дело будет вступать ускоритель разгонного блока второй ступени, который будет использоваться для того, чтобы вытаскивать полезную нагрузку с низкой орбиты и отправлять в сторону конечной точки назначения: к Луне, Марсу или одному из спутников Юпитера, Европе.
Первый запуск ракеты должен состояться в 2023-24 гг. Согласно принятым техническим документам, во второй ступени планируется использование четырех жидкостных ракетных двигателей RL-10, разработанных и собираемых компанией Aerojet Rocketdyne. Но они являются очень дорогими. Журналистам Ars Technica удалось выяснить, что в среднем за каждый двигатель RL-10, который будет использоваться в первом испытательном запуске, NASA пришлось заплатить по $17 млн. Такой расклад, видимо, не устроил NASA, и в октябре она выступила с открытым предложением к частным космическим компаниям: найти более дешевую альтернативу.
Пока неясно, сколько компаний откликнулось на призыв NASA, однако сбор предложений завершился 15 декабря. Ars Technica предполагает, что NASA, скорее всего, выберет двигатели BE-3U. Компания Blue Origin планирует использовать их во второй ступени своей тяжелой ракеты-носителя New Glenn. Они представляют собой модифицированную версию двигателей BE-3, использующихся в качестве основных двигателей ускорителя той самой ракеты New Shepard, которую компания планирует использовать в качестве туристической и которая уже успешно летала (пока, правда, в рамках испытаний) семь раз. Выбор в пользу BE-3U обусловлен помимо цены еще и тем, что он способен создавать тягу на 20% большую, чем RL-10.
Оправдались ли эти предположения, может стать известно уже в начале 2018 г.
NASA наладит выпуск ракетных двигателей на 3D-принтере
NASA собирается экономить также и на менее крупных ракетах. Но тут она может обойтись без помощи частных космических компаний, а просто воспользоваться технологией 3D-печати. 13 декабря NASA уже провела первую серию испытаний двигателя RS-25, напечатанного на 3D-принтере.
Чтобы дать представление о масштабе этого достижения, стоит сказать, что RS-25 представляет собою жидкостный ракетный двигатель высотой примерно 16 м (это как пятиэтажный дом). Он легко поднимает в воздух космические аппараты класса Space Shuttle. В 2018 г. тестирование этой технологии будет продолжено. Как утверждают инженеры NASA, первый запуск ракеты с двигателем, напечатанным на принтере, запланирован на 2019 г.
Впрочем, NASA не первая такая умная. Раньше всех начал печатать ракеты-носители стартап Relativity Space. Его специалистам удалось создать практически монолитную конструкцию с минимумом отдельных деталей, большинство из которых встраиваются в цельный корпус ракеты. Глава Relativity Space Тим Эллис поясняет, что их ракеты обладают хорошими аэродинамическими свойствами и выглядят очень футуристично, так как форму деталей высчитывает программное обеспечение, специально созданное для печати ракет.
Сейчас компания разрабатывает собственный двигатель Aeon-1. Первые тестирования его уже завершились на испытательном полигоне NASA в Миссисипи. Итогом работы должна стать двухступенчатая ракета-носитель Terran-1, которую оснастят девятью двигателями Aeon-1.
Первый запуск ракеты намечен на 2021 г. Последующие разработки околоземной орбитой не ограничатся - Relativity Space собирается когда-нибудь напечатать ракету и отправить ее на Марс. Амбициозные планы стартапа неслучайны, ведь в его команду входят бывшие сотрудники SpaceX и Blue Origin, ранее принимавшие участие в разработке космических ракет и других аппаратов.
