Живой космос. Кто построит первую деревню на Луне

Лунная деревня

В прошлом году Европейское космическое агентство (ESA) объявило о желании построить постоянную лунную базу Moon Village ("Лунная деревня"). Проект может стать новым шагом на пути освоения дальнего космоса после того, как в 2024 г. прекратится поддержка обслуживания Международной космической станции.

Лунная деревня является частью концепта "Космос 4.0" руководителя ESA Иоганна-Дитриха Вернера. Этот концепт знаменует новую эпоху, в которой космические исследования больше не будут являться эксклюзивной прерогативой государственных компаний, а станут открытыми и для частных организаций.

Концепт "Космос 4.0" получил мировую поддержку. В его пользу высказались не только все 22 члена ESA, но и ряд других стран. После многочисленных сессий живых обсуждений (в том числе и по очень утомительным вопросам финансирования) проект концепта "Космос 4.0" смог собрать свыше 10 млрд евро зарезервированных средств.

ESA намерено для строительства колонии использовать технологии 3D-печати и материалы из лунного реголита. Доставить необходимое оборудование будет несложно: полет на Луну занимает всего три дня.

Миссия "Чанъэ-4"

Осваивать Луну собирается и Китай, который уже давно положил глаз на главный спутник Земли. Китайское космическое агентство в рамках своей лунной программы (она названа программой Чанъэ в честь Чанъэ – китайской богини Луны) посадило в 2013 г. на Луну модуль "Чанъэ-3". Это была первая мягкая посадка на Луну за последние более чем 40 лет. Мягкой считается посадка, которая не приводит к разрушению конструкций и систем объекта и сохраняет возможность его дальнейшего функционирования.

Следующий этап программы Чанъэ – амбициозный план высадки в 2018 г. автоматической научной станции на обратной стороне Луны (это полушарие нашего главного спутника всегда отвернуто от Земли). С момента первой фотографии обратной стороны Луны, сделанной в 1959 г., никто туда не пытался осуществить посадку. В январе 2016 г. китайские СМИ сообщили о желании руководства страны осуществить туда мягкую посадку. Этот план был официально подтвержден в конце года. "Мягкая посадка на обратную сторону Луны будет осуществляться с помощью посадочного модуля "Чанъэ-4", который впоследствии займется научной работой. Реализация космической миссии "Чанъэ-4" позволит нашей стране совершить большой скачок в развитии космонавтики и перейти из разряда догоняющих стран по вопросам изучения Луны к лидирующим", – заявил руководитель программы Чанъэ Лю Цзичжун.

Марсианские гонки

Вслед за Луной китайцы намерены покорить Марс. В 2020 г. Китай планирует отправить туда миссию, состоящую из орбитального аппарата, спускаемого аппарата и марсохода. А к 2030 г. готовится следующая миссия, чьей задачей будет собрать образцы с Красной планеты и транспортировать их на Землю. Совершить пилотируемый полет на Марс китайцы обещают в срок до 2060 г.

Тем временем ESA в рамках миссии ExoMars намерено в 2020 г. посадить на Красной планете новый марсоход, оснащенный буром и различными научными инструментами, которые помогут ученым выяснить строение планеты, а также провести экзобиологический и геохимический анализы. Главная задача марсохода – непосредственное изучение поверхности и атмосферы Марса в окрестности района посадки, поиск соединений и веществ, которые могли бы свидетельствовать о возможном существовании на планете жизни.

А в США Национальная аэрокосмическая администрация (NASA) уже получила от конгресса подтверждение выделения необходимого бюджета для осуществления пилотируемых миссий на Марс. Перед тем, как отправиться на Марс, необходимо решить множество вопросов и задач. Важнейшие из них – модернизация и проведение испытаний технологий систем жизнеобеспечения, а также завершение проекта строительства Space Launch System (SLS) – многопрофильной сверхтяжелой ракеты-носителя, которую собираются использовать для полетов на Луну и Марс. Первый тестовый запуск системы планируется осуществить в конце 2018 г.

Перед отправкой людей на Марс NASA хочет запустить несколько беспилотных космических миссий. Первой среди них будет InSight, запуск которой намечен на 2018 г. Задача миссии будет заключаться в доставке на Марс исследовательского посадочного модуля для изучения внутреннего строения и состава Красной планеты.

В 2020 г. NASA планирует высадить новый марсоход. Он, по сообщению NASA, "будет оснащен тщательно отобранным передовым научным оборудованием для выполнения беспрецедентных научных задач".

Колония SpaceX

Стать участником марсианской гонки намерена американская компания SpaceX. Ее владелец Илон Маск в конце сентября 2016 г. представил подробный план колонизации Красной планеты.

По расчетам Маска, человечеству понадобится от 40 до 100 лет, чтобы перейти от посадки на Марсе судна, полного колонистов, к созданию самоподдерживающейся цивилизации. Флот кораблей, способных перевозить по 100 и более человек, отлетающий каждые два года, мог бы за это время населить марсианские города.

И в этом Маску поможет Interplanetary Transport System. Поездка будет проходить так: сначала космический аппарат взлетает с площадки 39A на острове Мерритт в штате Флорида, предоставленной для запусков SpaceX. Затем космический аппарат и первая ступень разделяются. Аппарат улетает на орбиту, а первая ступень возвращается на Землю через 20 минут. На Земле она садится снова на стартовую площадку, и на ее верхушку усаживается топливный бак. Ракета снова взлетает, уже с топливом. Затем соединяется с космическим аппаратом, заправляя его на орбите. И, наконец, вся эта конструкция улетает на Марс. По дороге людей будут развлекать забавы в невесомости, фильмы, игры, ресторан и прочие удовольствия в каютах.

Достигнув Марса, аппарат сядет на поверхность, тормозя с помощью ретротяги. Пассажиры будут использовать его, а также груз и оборудование, которое будет доставлено на Марс заранее, чтобы основать постоянную колонию. Со временем люди смогут вернуться: это не будет поездка в один конец.

Вся эта идея выглядит чересчур амбициозной. Однако SpaceX не сидит сложа руки и уже проводит активную подготовку к запуску своей первой беспилотной миссии на Марс Red Dragon в мае 2018 г., с перспективой первой пилотируемой миссии в 2025 г.

Разведка Психеи

4 января 2017 г. NASA объявила об отборе двух миссий для изучения ранее неисследованных астероидов. Одна из них, миссия Psyche, должна стартовать в 2023 г. Она будет разведывать очень большой и редкий объект в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Это астероид Психея, который был открыт еще в 1852 г. итальянским астрономом Аннибале де Гаспарисом и назван в честь Психеи – олицетворения души в древнегреческой мифологии.

Если верить, что душа – это то, что остается после смерти, то название астероида может оказаться удивительно точным. В конце XX в. радиолокационные исследования выявили очень высокое, до 90%, содержание железа и никеля в породах Психеи. Таким образом, это крупнейший металлический астероид в поясе между Марсом и Юпитером, и это дало основание для предположений, что Психея представляет собой металлическое ядро когда-то существовавшей планеты, впоследствии разрушенной в результате столкновения с другим крупным объектом. Еще в начале XIX в. немецкий астроном Генрих Ольберс предположил, что пояс астероидов образовался в результате небесной катастрофы, разрушившей гипотетическую планету Фаэтон.

Миссия Psyche позволит пролить свет на эту загадку и вообще на раннюю историю Солнечной системы. Но еще эта миссия поможет оценить перспективы промышленного освоения Психеи. Этот астероид имеет, по последним данным, диаметр 253 км и плотность, почти как у железа. По сути, это огромный кусок металла, содержащий железа и никеля во много тысяч раз больше, чем было добыто человечеством за всю свою историю.

Космические троянцы

Другая миссия, отобранная NASA, называется Lucy ("Люси"). Таким же именем была названа женщина из племени австралопитеков, жившая 3,2 млн лет назад и откопанная в 1974 г. Миссия Lucy должна стартовать в 2021 г. и будет изучать еще более древние артефакты – так называемые троянские астероиды Юпитера. Это не спутники газового гиганта, они обращаются вокруг Солнца приблизительно по той же орбите, что и Юпитер, отставая от него или опережая его на много недель. Миссия Lucy в 2025–2033 гг. обследует шесть троянцев.

"Это уникальная возможность, – говорит руководитель научной программы Lucy д-р Гарольд Ф. Левинсон из Юго-западного исследовательского института (SwRI) в Боулдере, штат Колорадо. – Поскольку троянцы представляют собой остатки изначального материала, который сформировал внешние планеты, они могут дать жизненно важные ключи к расшифровке истории Солнечной системы. Миссия Lucy, как и ископаемая женщина, в честь которой она названа, будет революционизировать понимание нашего происхождения". Д-р Катрин Олкин из SwRI добавляет: "Понимание причин различий между троянцами обеспечит уникальные и важные знания о происхождении планет, источниках летучих веществ и органических соединений на планетах земной группы и об эволюции планетной системы в целом".

Секреты Юпитера

На 2017 г. приходится основная часть исследовательской программы космического зонда Juno ("Юнона"). Он был запущен NASA 5 августа 2011 г., вышел на орбиту вокруг Юпитера 5 июля 2016 г., а в феврале 2018 г. будет сведен с орбиты и направлен в атмосферу газового гиганта, где сгорит. Сделано это будет для предупреждения столкновения в будущем с каким-либо из крупных спутников Юпитера, на которых допускается возможность существования жизни, поэтому загрязнение их земными микробами (они наверняка есть на "Юноне") крайне нежелательно.

Пятилетнее путешествие обошлось более чем в $1 млрд и считается одним из самых сложных проектов, которые удалось осуществить NASA. Также "Юнона" стала одним из самых далеко забравшихся космических аппаратов, использующих энергию солнца, засвидетельствовав таким образом существенный прогресс в области солнечных батарей.

В течение 20 месяцев "Юнона" должна совершить 37 полных облетов вокруг Юпитера и выведать некоторые секреты этого газового гиганта. Среди них, например, будут данные о том, как образуются такие планеты, как Юпитер, и имеют ли они твердое ядро. Кроме того, аппарат составит карту магнитного поля планеты, измерит уровень содержания воды, кислорода и аммиака в атмосфере Юпитера, а также будет вести наблюдение за полярными сияниями газового гиганта. Изучение Юпитера крупным планом может дать новое понимание происхождения Солнечной системы. Аппарат уже начал передавать данные и снимки на Землю. Анализ информации, полученной от "Юноны", займет несколько лет.

Жизнь на Энцеладе

15 сентября 2017 г. в атмосфере Сатурна должен сгореть космический корабль Cassini ("Кассини"), который прибыл к этой планете еще 30 июня 2004 г. Такое завершение миссии "Кассини" запланировано по тем же соображениям, что и предстоящая через год гибель "Юноны" при падении в атмосферу Юпитера. Ученые не хотят случайно загрязнить земным биоматериалом какой-либо из спутников Сатурна, на которых может существовать жизнь. Кстати, "Кассини" за время своей более чем 12-летней миссии тщательно изучил эти спутники и значительно укрепил подозрения, что на некоторых из них условия благоприятны для возникновения жизни.

В частности, благодаря "Кассини" стало ясно, что одно из колец Сатурна, так называемое кольцо E-Ring, на самом деле сделано из кристаллов льда, выброшенных Энцеладом – спутником с невероятно сильной криовулканической активностью. Облет "Кассини" подтвердил, что Энцелад на самом деле выбрасывает воду и углеводороды в космос, где они быстро выходят на орбиту вокруг Сатурна. Мало того, что "Кассини" сделал шикарные снимки этих выбросов льда, позже миссия подтвердила, что они выходят из огромных океанов, скрытых глубоко под ледяной коркой Энцелада. И в этих океанах вполне может существовать жизнь, даже и высокоорганизованная.

В декабре 2016 г. на конференции Американского геофизического союза (AGU) был представлен Enceladus Life Finder (ELF) – предложенный NASA новый класс исследовательского космического аппарата, суть задачи которого заключена собственно в самом его названии: поиск жизни на Энцеладе. ELF должен снизиться на высоту 50 км над южным полюсом Энцелада, где имеющиеся трещины в ледяной корке спутника выплевывают в космос моментально замерзающую воду подледного океана.

Нырнув в гейзеры южного полюса Энцелада, ELF сможет собрать образцы океанской воды спутника, как это уже делал орбитальный аппарат "Кассини", но с помощью более подходящих и точных инструментов. Два ультрасовременных масс-спектрометра будут искать признаки наличия жизни. Кроме того, космический аппарат займется прямым поиском жизни путем выявления аминокислот и микроорганизмов.

И вдобавок жизнь на Титане

Из всего того, что мы знаем на данный момент, подледный океан Энцелада может являться наиболее приближенным к земным условиям местом. Однако есть вероятность, что существует место с совершенно иной формой биологии. Речь идет о метановых морях Титана - еще одного спутника Сатурна. Так почему же поиск внеземной жизни должен ограничиваться лишь одним местом, если можно заняться сразу двумя?

Эта задача будет возложена на аппарат Explorer of Enceladus and Titan ("Исследователь Энцелада и Титана"), или сокращенно E2T, предложенный ESA на той же конференции AGU. Аппарат E2T шесть раз пролетит над южным полюсом Энцелада на высоте от 50 до 150 км и с помощью двух масс-спектрометров изучит воду на наличие признаков жизни. Кроме того, E2T будет оснащен ультрасовременной космической камерой, которая сможет сделать снимки поверхности Энцелада в очень высоком разрешении (в масштабе 1 кв. м поверхности на 1 пиксель).

Затем E2T отправится к облачному Титану. Во время 17 пролетов сквозь атмосферу спутника на высотах от 1500 до 900 км над поверхностью аппарат соберет и проанализирует образцы. Уже известно, что в небе Титана присутствует некоторая "пребиотическая химия" – органические реакции, которые могли бы привести к формированию РНК и белков. С помощью E2T можно будет узнать, насколько близко эта химия подобралась к созданию кирпичиков жизни. E2T также сделает детальные снимки поверхности Титана, характерными особенностями которой являются реки и каньоны с жидким углеводородом вместо воды.

Сейчас, разумеется, никто не станет утверждать, что одна из этих космических миссий получит зеленый свет. И даже если бы они в конечном итоге получили поддержку, то до фактического осуществления этих проектов пройдет не один год. Проект ELF хочет получить выделенные средства к 2025 г., с ожидаемым прибытием к Сатурну к 2030-му. В свою очередь, аппарат E2T при самых оптимистичных прогнозах покинет Землю не раньше 2030 г. Оба предложения требуют вложений сотен миллионов долларов, поэтому обоим приходится конкурировать в желании привлечения необходимых фондов не только между собой, но и со множеством не менее интересных идей.