Российский популяризатор космонавтики, создатель сообщества «Открытый космос» и автор одноимённого блога Виталий Егоров 30 ноября по инициативе сообщества X-places провел лекцию для жителей Ташкенте в Министерстве инновационного развития. Эксперт прилетел в Узбекистан по приглашению Агентства космических исследований и технологий. «Газета.uz» приводит главные тезисы из его встречи с любителями космоса.

Роботы

Истории с полётами американского робота Robonaut и российского Фёдора на МКС показали, что в космосе антропоморфный (человекоподобный — ред.) робот пока что не может заменить человека — существо многофункциональное, думающее и способное нестандартно решать задачи. Роботы делают это намного медленнее людей.


Фото: Виктория Абдурахимова.

Марсоход Curiosity почти за 10 лет прошёл 22 км. Человек такое расстояние может пройти за день, в скафандре это займет немного больше времени. Количество экспериментов, которые провёл марсоход, опытный геолог сделал бы, может быть, за полгода. Главное преимущество роботов заключается в том, что они металлические и их не жалко, несмотря на вложенные время и деньги.

Реальными задачами на Международной космической станции сейчас занимаются нечеловекоподобные роботы. Полезным оказался экспериментальный робот Dextre. Например, он может извлечь жёсткую батарею из системы электроснабжения станции и установить её на другой рабочей площадке. Простая с человеческой точки зрения операция показывает, что подобные роботы хороши в выполнении конкретных задач. Универсальные технические устройства — зачастую о несбыточном. Они не решают задачи, для которых их создавали.

Человекоподобный робот, как ожидается, сможет сделать больше, чем машины и люди. Но практика — это такая вещь, которая всё переписывает. Пока очевидны две сферы применения антропоморфных роботов: работа в условиях, которые уже созданы для человека (например, на МКС), и создание среды для работы и жизни человека (базы на Луне).

Космический туризм

В 2021 году случился прорыв в космическом туризме — в космос слетали люди в возрасте 18 и 90 лет. Они не повторили маршрут Гагарина, не вышли на орбиту, но побывали в космическом пространстве (им условно считается высота выше 100 км). Это означает, что космос стал намного доступнее.

Проходить через сложнейшие тренировки туристам не нужно. Джефф Безос, основатель Amazon и Blue Origin, заявил, что на его ракете полететь в космос (вертикально подскочить до высоты 105 км и вернуться обратно) может человек, который в состоянии за 40 секунд преодолеть пешком семь этажей. Я попробовал. Уложился в 23 секунды.

В космосе аналогичным образом побывали уже два экипажа. За всю историю космонавтики людей, совершивших космический полёт, меньше 700. Этот список в ближайшее время будет активно дополняться.

Сверхтяжёлые и многоразовые ракеты

50 лет назад группа немецких инженеров под руководством Вернера фон Брауна сконструировала американскую сверхтяжёлую ракету-носитель «Сатурн-5» с массой полезной нагрузки 140 тонн. В Советском Союзе разработали ракету «Энергия», которая могла запустить в космос 100 тонн. Обе оказались невостребованными.

В 1990—2000-е годы тенденция сохранилась. Человечество занималось околоземной космонавтикой, которая в сверхтяжёлых ракетах-носителях не нуждалась, потому что все спутники и космические аппараты были заточены под габариты 25−28 тонн.

До 2018 года самой мощной в мире считалась ракета, способная вывести на низкую орбиту 28 тонн. Это довольно солидная масса, которая отвечает всем потребностям современной космонавтики.

Фото: Виктория Абдурахимова.

Основателю SpaceX Илону Маску её показалось недостаточно, и он собрал по сути первую в XXI веке сверхтяжёлую ракету Falcon Heavy с массой полезной нагрузки около 64 тонн.

Остальной мир пошёл следом, потому что наигрался с околоземной космонавтикой, захотел чего-то более сложного, амбициозного и вспомнил про Луну.

Сейчас практически все крупные космические агентства занимаются разработкой сверхтяжёлых ракет. Ближе всего к реализации американская ракета-носитель Space Launch System. Запуск обещают в феврале 2022 года.

Полёт других сверхтяжёлых ракет стоит ожидать, в лучшем случае, к концу 2020-х годов. В Китае работают над ракетой Long March-9. Разработка находится на этапе выбора концепции: собрать одну ракету грузоподъёмностью под 150 тонн или две по 70 тонн каждая.

Такая же ситуация сложилась вокруг российской ракеты-носителя сверхтяжёлого класса «Енисей». Денег на проект пока не выделили, но «Роскосмос» сохраняет энтузиазм и продолжает что-то разрабатывать. Как будет выглядеть аппарат, пока непонятно.

Илон Маск сломал современную космонавтику ещё раз, когда задумал делать многоразовые ракеты, которые умеют не только летать к звёздам, но и возвращаться на землю. Идея не новая и реалистичная.

В 1966 году американская ракета Delta Clipper впервые вертикально взлетела и приземлилась на ножки. В серийное производство многоразовые конструкции не пустили логика и скепсис.

Во-первых, на Земле не было такого количества спутников, чтобы часто запускать подобные ракеты. Во-вторых, у ракетных предприятий, будь то «Роскосмос» или французская Ariane, не складывалась экономика: с условным заводом, который собирает 10 ракет в год, всё понятно, но как ему быть в случае с ракетой, способной совершить 10 полётов? Не в отпуск же на 11 месяцев уходить.

Пока космические предприятия пребывали в ступоре, SpaceX оформила своё первое достижение. В 2019 компания создала многоразовую и дешёвую ракету. Это заставило конкурентов Маска пересмотреть свои взгляды. Практически аналогичные друг другу с технической точки зрения многоразовые ракеты начали делать Франция и Китай.

В SpaceX же все силы бросили на амбициозный проект Starship. Этот пилотируемый космический корабль должен стать не только самым мощным в истории космонавтики, но и полностью многоразовым. Разработка ведётся довольно активно. Двигатели прошли испытания на Земле. Первый орбитальный полёт корабля должен состояться примерно через полгода.

Ядерная энергия

Сейчас в разработке находятся два крупных проекта, связанных с ядерными космическими технологиями. В России это атомный космобуксир «Нуклон». Им занимается корпорация «Росатом». Второй проект — американский Kilopower. Это ядерный реактор, который предполагается использовать в космосе при перелёте и на лунных или марсианских базах.

Ядерная энергия интереснее и выгоднее в космосе по нескольким причинам. Ядерный реактор более компактный по сравнению с солнечными батареями. Он способен длительное время выделять большой объём электроэнергии и тепла.

Наиболее перспективным двигателем видится кислородно-метановый. Такой собирается использовать Илон Маск в проекте Starship. По своим характеристикам метан чуть лучше керосина. Он оставляет меньше сажи, а это значит, что двигатель прослужит дольше. В отличие от керосина, который можно просто заливать в цистерну и держать при комнатной температуре, метан менее удобен. Он относится к криогенному топливу и нуждается в определённом температурном режиме (-170 градусов).

Очевидное преимущество метана заключается в том, что его можно получать на других планетах. На Марсе это достаточно просто, потому что углерод находится в атмосфере, а водород — в воде в виде льда. В случае с Луной ситуация посложнее, но необходимые компоненты на ней тоже можно найти.

Это открывает совершенно новые возможности для покорения космоса. В 1990-е годы американский инженер Роберт Зубрин предлагал отправить на Марс пустую ракету и заправить её там топливом из тех компонентов, которые удастся получить. Этого никто не сделал.

Илон Маск пока что тоже, но вся его система полёта на Марс, о которой он мечтает, строится именно на этом принципе. Технология добычи метана на Марсе сегодня существует только в задумках инженеров, однако двигатели уже практически готовы.

Развитие микроэлектроники и миниатюризация космических аппаратов

Развитие микроэлектроники, её миниатюризация и удешевление привели к тому, что создавать космические аппараты стало дешевле и проще.

В 1999 году появился CubeSat — формат малых искусственных спутников Земли. Первые 10 лет в серьёзной космонавтике к проекту относились как к баловству. NASA запускала студенческие спутники бесплатно. Со временем электроника становилась меньше и производительнее, а миниатюрные космические аппараты работоспособнее.


Фото: Антон Папин / X-places.

В июне 2013 года компания Planet Labs запустила на орбиту 300 спутников формата CubeSat. По сути, это летающие фотоаппараты. Половина из них до сих пор в строю. Спутники каждый день фиксируют изменения, которые происходят в любой точке Земли и практически в любое время (с поправкой на облачность). Зарабатывает компания на продаже этих снимков.

Другой пример миниатюризации — маленький дрон, который сейчас летает на Марсе и в полёте фотографирует поверхность. Управляется он центральным процессором из сотового телефона. Такой производительности и устойчивости к космической радиации от современной земной микроэлектроники никто не ожидал.

Благодаря инженеру Питеру Беку и его компании Rocket Lab, которая выпускает малые спутники и ракеты, Новая Зеландия сегодня — космическая держава. У них есть производство ракетных двигателей, космических аппаратов. Стартовые столы легко перевозятся на грузовике. Габариты ракет довольно скромные — на околоземную орбиту можно запустить 200 кг. Но иногда больше и не надо. Rocket Lab хорошо развивается. Вместе с ней по миру ведётся около сотни проектов по разработке маленьких ракет.

Телескопы

Самый ожидаемый проект в астрономии, астрофизике, среди энтузиастов астронавтики и исследования космоса — это James Webb Space Telescope (JWST), или космический телескоп имени Джеймса Уэбба. Он в несколько раз больше телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope), который значительно изменил представления человечества о Вселенной.

Главный параметр, который определяет возможности телескопа, — диаметр. У «Хаббла» он 2,4 м, у Уэбба — 6 м. Это значит, что он сможет собирать свет с более отдалённых космических объектов.

Поскольку телескоп Уэбба будет вести наблюдение в инфракрасном диапазоне, то и степень проницаемости через космическую пыль у него выше. С этим проектом в будущем связывают появление новой науки — внесолнечной географии.

Телескоп Roman Space Telescope (предыдущее название — WFIRST) планируют запустить в космос в середине этого десятилетия. Аппарат назвали в честь Нэнси Роман, первой женщины-астронавта, которая заняла руководящую должность в NASA. У телескопа такое же зеркало, как у «Хаббла», с более широким полем обзора. Roman Space Telescope будет вести наблюдения в инфракрасном диапазоне и займётся изучением тёмной материи и тёмной энергии.

Орбитальный телескоп LISA — самый долгий и сложный проект. Это гравитационный телескоп, который сможет регистрировать гравитационные волны. Понимание того, как взаимодействуют планеты, звёзды, чёрные дыры, должно изменить представление астрономов о том, как выглядит и ведёт себя Вселенная.

«Миллиметрон» — российский проект космической обсерватории. От телескопа Уэбба отличается тем, что исследовать Вселенную будет в миллиметровом диапазоне. Эволюционно «Миллиметрон» связан с проектом «Радиоастрон», который учёные из Астрокосмического центра Физического института Академии Наук (Москва) разрабатывали вместе с коллегами из Узбекистана.

После запуска в 2011 году и семи лет успешной работы в космосе «Радиоастрон» вышел из строя. «Миллиметрон» отправится на орбиту приблизительно через 10 лет. В 2030 году должно быть очень интересно.