Экспедиции на Луну, полеты пилотируемых кораблей к дальним планетам, телескопы с десятками «глаз» — рассказываем, какие космические открытия ждут человечество в ближайшее десятилетие
1. Artemis. NASA высадит астронавтов на Луне
Artemis — это космическая программа NASA по высадке астронавтов на Луну и Марс. Она стартовала в 2017 году и финансируется правительством США. Сначала целью программы была коммерческая добыча ископаемых на спутнике Земли, а в 2019 году агентство обозначило новую — создать постоянно обитаемое поселение на Луне и заложить таким образом фундамент для освоения Марса.
Одна из миссий программы, Artemis I, состоялась в конце 2022 года. NASA испытала ракету-носитель Space Launch System (SLS) и космический корабль Orion без экипажа на борту. Во время миссии корабль вышел на дальнюю полярную лунную орбиту и провел на ней шесть дней, прежде чем выйти на курс к Земле и приводниться в Тихом океане. Общая продолжительность миссии составила двадцать пять с половиной дней.
Теперь NASA планирует отправить первую пилотируемую миссию вокруг Луны (Artemis II) в сентябре 2025 года. Еще через год, в сентябре 2026 года, в ходе миссии Artemis III агентство хочет высадить первых астронавтов вблизи Южного полюса. Это будет первое возвращение человека на Луну с 1972 года.
Осенью 2026 года четыре астронавта отправятся в космос со стартовой площадки Космического центра Кеннеди во Флориде. Сначала экипаж окажется на околоземной орбите, где проверит все необходимые для полета системы и настройки солнечных батарей на «Орионе». Затем мощный толчок криогенной двигательной ступени SLS поможет кораблю выполнить транслунный маневр, проложив курс на Луну.
Систему посадки обитаемого аппарата на Луну для NASA создает компания SpaceX. Она должна доставить астронавтов с «Ориона» на поверхность спутника и обратно. Перед запуском SpaceX совершит минимум одну демонстрационную миссию без экипажа, во время которой звездолет Starship приземлится на поверхность Луны и проверит, насколько соблюдены все требования по безопасности.
Starship — самая большая и мощная в мире ракета-носитель. Она предназначена для многоразовой доставки людей и грузов на Луну и на Марс, а также полетов на орбиту Земли, в том числе на МКС. Аппарат высотой 120 м и весом 5 тыс. т состоит из двух ступеней — ракеты-носителя Falcon Heavy и космического корабля Starship. При использовании для межпланетных перевозок, например к Марсу или Луне, корабль, как ожидается, будет доставлять больше 100 пассажиров за раз. Одна из главных целей компании в ближайшее время — вывести на орбиту 200 тонн полезной нагрузки с возможностью повторно использовать ускоритель и корабль Starship. Эту задачу намерены реализовать в 2025 году. Затем последуют полеты обновленной версии корабля на Луну, а в течение ближайших 20 лет — на другие планеты, в первую очередь на Марс.
Сначала оба космических корабля — и «Орион», и Starship — прибудут на лунную орбиту и состыкуются. Там два астронавта из экипажа поднимутся на борт челнока для полета к спутнику, а двое останутся в «Орионе». Последний будет оставаться на орбите около шести с половиной дней. За это время экипаж проведет исследования на Луне и вернется обратно на орбиту, где Starship снова состыкуется с «Орионом».
На Луне астронавты совершат серию выходов для исследования поверхности и будут заниматься научной работой на борту корабля. Во время вылазок астронавты будут делать фотографии и видео, собирать геологические образцы и другие материалы для достижения научных целей миссии.
Когда исследования на Луне закончатся, астронавты направятся обратно к товарищам на «Орионе». После стыковки экипаж проведет на лунной орбите до пяти дней, чтобы систематизировать образцы и подготовиться к возвращению на Землю.
Во время входа в атмосферу Земли корабль с экипажем будет лететь со скоростью около 40 тыс. км/час. «Орион» приводнится в Тихом океане, где его и экипаж встретят спасателти ВМС США.
В рамках программы Artemis также реализуется проект обитаемой станции Gateway. Станцию будут использовать для обмена астронавтами и грузами на окололунной орбите. Первочально шлюзовой модуль должен был делать «Роскосмос», однако он покинул проект в 2021 году из-за недостаточной роли российской команды в проекте. В начале 2024 года NASA заключило договор с Объединенными Арабскими Эмиратами, и теперь ОАЭ создаст шлюзовой модуль для станции и сможет отправить своего астронавта на Gateway после завершения строительства в 2030 году.
2. Российская орбитальная станция станет базой для российских космонавтов
Развертывание новой станции, которую разрабатывает Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия», планируется в период с 2027 по 2032 год. С идеей создать в России собственную орбитальную станцию «Роскосмос» выступил еще в апреле 2021 года. Станция должна стать базой отечественной пилотируемой космонавтики после того, как Международная космическая станция (МКС) завершит работу — срок ее эксплуатации заканчивается в 2024 году.
Основой станции станет узловой модуль с шестью стыковочными портами, к которым можно присоединять другие модули и при необходимости заменять их. Это позволит продлевать срок службы станции десятилетиями. Сначала в космос отправятся научно-энергетический, узловой и шлюзовой модули, затем будет запущен базовый модуль, который возьмет на себя функции управления станцией. Затем развитие комплекса продолжат целевые модули. В отличие от МКС, новая станция сможет работать без постоянного присутствия космонавтов.
Станция будет летать по полярной орбите Земли с наклонением до 97°, в то время как у МКС угол составляет только 57°. «Это даст обзор всей земной поверхности, в том числе стратегически важного для нашей страны Северного морского пути, — поясняют в «Роскосмосе». — Сейчас космонавты с борта МКС могут видеть около 60% земной поверхности, из них лишь около 10% — территория России». Также полярная орбита обеспечит стабильную связь с Землей.
Полномасштабные работы по строительству станции начнутся уже в этом году. В период с 2028 года по 2033 год к Российской орбитальной станции планируется отправить 10 кораблей «Орел» с экипажами на борту.
По словам главы «Роскосмоса» Юрия Борисова, проект открыт для международного сотрудничества. Странам Африки и БРИКС сделано предложение принят участие в создании станции.
3. Не только Starship: Китай запустит свои возвращаемые ракеты-носители
Китайская корпорация аэрокосмической науки и технологий (CASC) планирует впервые запустить многоразовые ракеты диаметром четыре и пять метров в 2025 и 2026 годах соответственно. Об этом китайской службе новостей в марте 2024 года сообщил Ван Вэй, депутат Всекитайского собрания народных представителей.
Обе эти ракеты, как и проект Starship, помогут перевозить людей и грузы на лунную орбиту и приблизить человечество к освоению спутника. О новых ракетах-носителях пока нет подробностей, но вероятно, речь идет о Long March 10 с одним центральным блоком. Многоразовая ракета будет 92 метра в длину и диаметром пять метров сможет вывести на лунную орбиту 27 т груза. Вторая ракета диаметром четыре метра, с тремя центральными блоками, запустит на окололунную орбиту космический корабль Mengzhou. Новые ракеты-носители разрабатываются в рамках плана Китая доставить людей на Луну до 2030 года.
В последние годы КНР активно разрабатывает технологии для многоразовых ракет-носителей. Главный конструктор CASC Жун И отметила, что возвращаемые ракеты подлежат быстрому ремонту. В августе 2023 года корпорация успешно испытала технологию вертикального взлета и посадки.
На орбите уже функционирует космическая станция КНР «Тяньгунь», которая была введена в эксплуатацию в апреле 2021 года. Предполагается, что она пробудет на орбите по меньшей мере десять лет и будет постоянно модернизироваться. Пока станция состоит из трех модулей, но в течение четырех лет ее планируют расширить до шести. «Тяньгунь» стала третьей в мире многомодульной пилотируемой орбитальной станцией, после советской «Мир» и МКС.
4. Martian Moons eXploration. Японский корабль отправится на марсианские луны
У Марса есть два спутника — Фобос и Деймос. Существует две теории об их происхождении. Согласно первой, пара представляет собой астероиды, захваченные Марсом силой притяжения. Согласно второй, это фрагменты самого Марса, образовавшиеся во время столкновения Красной планеты с каким-то массивным объектом. По составу и форме Фобос и Деймос крайне похожи на астероиды, но оба они проходят над экватором Марса, а их орбиты имеют круглую форму, как у спутников.
Чтобы понять истинную природу Фобоса и Деймоса, а вместе с ней и эволюцию Солнечной системы, Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) разработало зонд Martian Moons eXploration (MMX). Планируется, что в 2026 году он отправится в путешествие, в 2027-м достигнет марсианской орбиты, где проведет необходимые исследования, а в 2031-м — вернется на Землю. Корабль соберет образцы пород с Фобоса и проведет дистанционное зондирование Марса и его спутников с помощью набора наблюдательных инструментов. Это будет первое посещение марсианских лун за всю историю человечества после многократных, но неудачных попыток — запустить зонды на Фобос в разное время пытались Европейское космическое агентство и Россия.
Понимание происхождения и эволюции планет, ведущих к зарождению жизни — одна из ключевых целей проекта. Считается, что когда-то среда на Марсе была подобна земной и имела потенциал для разития жизни. Ученые предполагают, что Фобос и Деймос накопили осадок, выброшенный с Марса в течение миллиардов лет, а значит, их исследование поможет разобраться в эволюции марсианской поверхности.
5. Европейская межпланетная станция JUICE исследует спутники Юпитера
В апреле 2023 года Европейское космическое агентство запустило тяжелую ракету-носитель Ariane 5 с автоматической межпланетной станцией JUICE. Она отправилась к спутникам Юпитера — Европе, Ганимеду и Каллисто. Там станции предстоит исследовать свойства и строение лун газового гиганта, а также выяснить, есть ли на них подповерхностные водные океаны. Считается, что на Ганимеде есть вода, а это важно для определения потенциальной обитаемости Солнечной системы вне Земли.
JUICE прибудет в систему Юпитера в июле 2031 года, пробыв в пути восемь лет. До этого она совершит несколько облетов вокруг Земли и Венеры. Космический корабль проведет много месяцев на орбите Юпитера, облетит его спутники, и в 2035 году миссия закончится. Треть всего исследования займет изучение Ганимеда, так как он не только богат водой, но и является единственным спутником в Солнечной системе, который настолько велик, что имеет собственное магнитное поле. Станция будет отслеживать магнитную, радиационную и плазменную среду Юпитера и его сателлитов, искать на их поверхности следы жизнедеятельности.
JUICE выйдет на орбиту Юпитера одновременно с миссией NASA Europa Clipper. Два космических корабля совместно попытаются выяснить, может ли быть пригоден для жизни покрытый льдом спутник Юпитера Европа, содержащий обширные подземные океаны жидкой воды. Корабль Europa Clipper должен стартовать в октябре 2024 года с Космического центра Кеннеди во Флориде на ракете SpaceX Falcon Heavy.
6. «Стрекоза» от NASA прилетит на Титан, чтобы найти признаки жизни
Миссия NASA на спутник Сатурна. Запуск винтокрылого летательного аппарата Dragonfly («Стрекоза») запланирован на июль 2028 года. Примерно через восемь лет спускаемый аппарат с октокоптером на борту достигнет пункта назначения и приступит к исследованиям Титана, чтобы найти на нем следы органики.
Жизнь на Титане остается одним из открытых вопросов в научном сообществе. Это второе космическое тело в Солнечной системе после Земли, которое имеет жидкие озера и моря. Правда, на Титане они состоят не из воды, а из смеси жидких метана и этана с растворенным азотом. Здесь даже могут выпадать осадки, как на Земле. Так как предполагается, что под ледяной корой Титана спрятан водный океан, а в атмосфере витают органические молекулы, спутник представляет большой интерес для ученых. В научном сообществе надеются, что миссия поможет людям понять, как развивалась жизнь на нашей планете.
Дрон будет изучать состав песчаных дюн, заберется в его ударные кратеры и «водоемы», отправится на поиски пребиотических молекул и водяного льда, исследует состав атмосферы и расширит знания человека о спутнике Сатурна.
Несколько агрегатов Dragonfly, включая системы управления и навигации, уже прошли испытания в пустынях Калифорнии и в аэродинамических трубах Исследовательского центра NASA в Лэнгли. Модель также помещали в огромную камеру, где имитировали низкие температуры и атмосферу, богатую метаном. Ученые рассчитывают, что ветра на Титане слабее земных, поэтому октокоптер должен справиться с миссией.
7. Plato. Космическая обсерватория найдет новые экзопланеты
В 2026 году космический телескоп Plato, разработанный Европейским космическим агентством, отправится исследовать экзопланеты и искать желтые и оранжевые карлики, подобные Солнцу. В течение четырех лет телескоп будет наблюдать более чем 200 тыс. звезд — это стало возможным благодаря широкому углу обзора в 2,25 тыс. квадратных градусов. Для сравнения, телескоп NASA «Кеплер», предназначенный для поиска экзопланет, имел поле зрения 105 квадратных градусов.
Plato сосредоточится на свойствах каменистых планет, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу. Он измерит размеры, массу и возраст экзопланет, экзолун и колец вокруг них. Также он получит данные о звездах-хозяевах планет.
Plato представляет собой космическую обсерваторию общей массой 2 т. Ее главный инструмент — платформа с 26 камерами, каждая с разрешением 81,4 Мп. Это позволит получать изображения размером в два млрд пикселей — это самый высокий показатель за всю историю космических миссий.
Обсерватория отправится за 1,5 млн км от нашей планеты, на орбиту вокруг второй точки Лагранжа в системе Солнце — Земля, то есть в зоне, где уравновешены силы гравитации двух этих тел.
Сейчас в космосе работают еще несколько аппаратов исследующих планеты вне Солнечной системы. Это «охотник за экзопланетами» TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) от NASA и CHEOPS (Characterizing Exoplanet Satellite) от Европейского космического агентства. В 2028 году ЕКА также планирует запустить космический телескоп ARIEL, который предназначен для изучения атмосфер экзопланет.
Источник: РБК
