Марс может отодвинуться
Высадка на Красной планете давно была заветной мечтой человека, но когда полеты на Марс уже, казалось бы, становятся реальностью, сроки его освоения сдвигаются, а то и происходит нештатная ситуация. Дело, быть может, в том, что дальний космос остается крайне дорогостоящим предприятием с недостаточной научной базой: даже у США, к примеру, зачастую не хватает на это денег, а у Китая — технологий.
Напомним, что попытки высадки на Марс первых автоматических станций предпринимались еще в 1971 году, когда СССР один за другим потерял два марсохода. Марсианские миссии США были более удачными — например, аппарат Opportunity проработал на планете более 12 лет. Но лишь в последнее десятилетие люди стали планировать отправку на Марс пилотируемых экспедиций. В марте этого года президент США Дональд Трамп даже распорядился отправить людей на Марс к 2033 году. Впрочем, после этого в NASA уже успели в очередной раз перенести сроки этой экспедиции.
Так, заместитель главы NASA Уильям Герстенмайер дал понять, что перед стартом предстоит сделать уйму работы. Сначала NASA предстоит отработать «ключевые возможности исследования и управления» на МКС. Затем с 2018 по 2025 год, по замыслу, должны быть произведены шесть запусков новой сверхтяжелой ракеты Space Launch System (SLS), предназначенной для полетов на Луну и Марс. Далее: к 2025 году на орбите Луны начнется строительство новой станции, куда в будущем, после окончания ее создания, могут доставить 41-тонный космический аппарат Deep Space Transport (DST), похожий на огромную трубу, с двигателем на электрической и химической тяге. Эта труба, в свою очередь, пока существует только в виде эскизов. И лишь после того как в DST с целью оценки безопасности корабля смогут 400 дней прожить астронавты (в 2028–2029 годах), в NASA перейдут к подготовке собственно пилотируемой миссии на Марс. По расчетам агентства, полет экипажа из четырех человек до Красной планеты на DST займет два-три года. К весне 2017 года на марсианскую программу было потрачено более $15 млрд, а к 2033 году смета, по некоторым оценкам, может достигнуть $210 млрд.
Эксперты уже говорят о том, что сроки миссии на Марс сдвинутся из-за затягивания испытаний ракеты SLS — ключевой составляющей программы. Сверхтяжелую стометровую ракету для NASA, способную выводить на орбиту до 70 т груза, разрабатывает компания Boeing. Каждый пуск SLS оценивается агентством в $500 млн; вся программа — в $35 млрд. По первоначальным планам, новая ракета впервые должна была полететь в автоматическом режиме в ноябре 2018 года (выведя на лунную орбиту корабль Orion производства компании Lockheed Martin), а через три года отправиться к Луне с экипажем из четырех человек. Но представитель NASA Билл Хилл дал понять, что финансирование полетов к Луне оказалось меньше ожидаемого, и потому не исключил, что беспилотный полет отменят. А Томас Зурбукен назвал главной проблемой миссии неготовность техники к перелетам в дальний космос. «Мы должны разработать куда более быстрые ракеты, а системы обеспечения жизнедеятельности должны быть более эффективными, чем на МКС. И более надежными, ведь их не отошлешь в ремонт в ходе полета на Марс», — добавил он.
Впрочем, на время подготовки полета с экипажем, насколько бы он ни затянулся, в NASA не собираются отказываться от беспилотных вояжей к Марсу: в 2018 году в планах значится миссия InSight по доставке на планету исследовательского посадочного модуля, а в 2020 году туда должен отправиться марсоход Exploration Rover. По словам Томаса Зурбукена, в ходе миссии в разных частях планеты возьмут пробы грунта, чтобы понять, был ли Марс обитаем и есть ли вообще смысл в колонизации планеты.
Мечты о Марсе
Человечество мечтало о колонизации Красной планеты задолго до появления на орбите Земли первого спутника и первого советского космонавта. Еще в 1923 году вышел один из первых фантастических романов Алексея Толстого на тему путешествий землян на Марс — «Аэлита», а американский писатель Эдгар Берроуз затронул эту тему в своих книгах еще раньше. Не стоит забывать и о Циолковском, который предугадал многое за 50 лет до начала космических полетов. Причиной интереса к Марсу в культуре стали исследования, доказавшие наибольшую после Земли пригодность этой планеты в Солнечной системе для человека. В наиболее экзотических трудах обсуждалась, например, возможность создания на Марсе озонового слоя, атмосферы, повышения температуры и других операций по терраформированию планеты для ее последующего заселения.
Россия отправится к Луне
Пилотируемый полет на Марс не представляется возможным без другого важнейшего компонента — новой станции Deep Space Gateway (DSG) на орбите Луны, которая должна стать базой землян для отработки полетов в дальний космос. Строить эту станцию будут NASA и Роскосмос: в сентябре 2017 года на Международном астронавтическом конгрессе в Аделаиде на этот счет было подписано специальное соглашение. Согласно документу, в 2018 году страны определят технические детали станции, в том числе параметры стыковочных узлов, а собирать ее на орбите начнут в 2023 году. К этому времени ракета SLS должна доставить к Луне первый модуль DSG с энергетическим блоком мощностью 40 кВт. В последующие три-четыре года к ним пристыкуются два жилых модуля, в том числе российский аппарат, сделанный на базе агрегатов «Пирс» и «Узловой», используемых сейчас на МКС. По словам гендиректора Роскосмоса Игоря Комарова, вкладом России в станцию «может стать создание от одного до трех модулей».
По мнению исполнительного директора по пилотируемым космическим программам Роскосмоса Сергея Крикалева, наряду с SLS для отправки грузов и космонавтов на лунную орбиту могут также использоваться российские ракеты «Протон-М» и новая «Ангара-А5М», а также новейшая сверхтяжелая ракета, первый полет которой с Восточного состоится уже в 2028 году. Кроме того, частью новой лунной программы может стать корабль «Федерация», разрабатываемый РКК «Энергия». Этот пилотируемый корабль может находиться до 30 суток в режиме автономного полета, а в составе орбитальной станции — до года. Для выведения «Федерации» на орбиту используется новая ракета-носитель «Союз-5»: первые испытания этой связки намечены на 2022 год, когда корабль должен стартовать с Байконура в беспилотном режиме. Важным элементом окололунной программы является договоренность NASA и Роскосмоса о разработке унифицированных стандартов техники: это позволит и другим странам создавать корабли по единым принципам и откроет новые пути освоения космоса. В частности, Россия предоставит партнерам стандарты по жизнеобеспечению, стыковочным агрегатам и ряду других направлений.
О приоритете полетов с лунной станции в дальний космос говорит выбор для DSG высокоэллиптической орбиты с апогеем 70 тыс. км. Ранее рассматривался другой вариант, но его было сложнее реализовать. Однако, как сказал Сергей Крикалев, «взвесив все за и против, решили, что сотрудничество на высокой окололунной орбите — наиболее эффективный шаг».
Между тем у России есть планы насчет освоения и самой Луны. По словам начальника летной службы РКК «Энергия» Александра Калери, в 2040–2050 годах на спутнике Земли должна появиться российская лунная база — будущая отправная точка экспедиций в дальний космос. Так, на первом этапе к 2030 году Роскосмос с помощью автоматических станций «Луна-Глоб», «Луна-Орбитер», «Луна-Ресурс» и «Луна-Грунт» должен выбрать место строительства базы и отработать технологии посадки на Луну. К 2040 году должны закончиться подготовительные операции к развертыванию базы, в частности создание жилого, энергетического и лабораторного модулей, а также радиационного убежища. В следующее после этого десятилетие должны быть решены задачи по добыче и использованию воды и кислорода на спутнике Земли, и после 2050 года база может быть готова к отправке экспедиций на другие планеты.
Однако перед началом пилотируемых исследований любой планеты или другого небесного тела к ним отправляют автоматические межпланетные станции. Кроме лунных станций Роскосмос совместно с Европейским космическим агентством работают над вторым этапом проекта «Экзомарс-2020», который отправится с посадочной платформой и ровером к Красной планете в 2020 году. Также Роскосмос, ИКИ РАН совместно с NASA ведут проработку проекта «Венера-Д».
Примечательно, что свои планы по освоению дальнего космоса, причем куда более наполеоновские, строят и частные компании. К примеру, российский предприниматель Юрий Мильнер и британский физик Стивен Хокинг запустили проект Breakthrough Starshot: за двадцать лет они планируют разработать движимые лазером роботизированные микрозонды, способные добраться до системы Альфа Центавра. Расстояние до этой системы (40 трлн км) в 100 тыс. раз превышает путь от Земли до Марса, тогда как на весь Breakthrough Starshot пока выделены скромные, по космическим меркам, $100 млн.
Совместный космос
Пока страны еще только определяются со стоимостью лунных станций и размером инвестиций, но параллельно размышляют над дополнительными проектами в этой области. Так, во время первого тестового полета ракеты SLS, основного грузовика программы, NASA собирается вывести в окололунное пространство мини-спутник BioSentinel. В течение полутора лет работы спутника планируется изучить влияние космической радиации на живые клетки. Есть что предложить в этой области и Роскосмосу. Речь, в частности, о магнитном биопринтере, способном печатать в условиях невесомости на МКС человеческие ткани и части органов, чувствительные к космической радиации, например фрагменты щитовидной железы. Планируется, что такое устройство поможет космонавтам в экстренных случаях во время особо длительных полетов: к 2018 году биопринтер должен быть разработан компанией «3Д Биопринтинг Солюшенс» совместно к ОРКК. Еще одной перспективной разработкой Роскосмоса стало инновационное многослойное покрытие радиоэлектронной аппаратуры, защищающее от радиации. По словам разработчика покрытия, инженера-исследователя холдинга «Российские космические системы» Федора Вилкова, новый материал как минимум вдвое эффективнее аналогов и в несколько раз дешевле. При этом покрытие может применяться на низких околоземных орбитах, в том числе и на МКС, а также на Земле — в атомных реакторах и медтехнике.
Многие эксперты соглашаются, что успех в полетах к дальним планетам возможен только при объединении усилий космических держав. С этой целью Роскосмос, например, в 2019 году начнет вместе с европейскими компаниями проект по поиску в приполярных зонах Луны льда для обеспечения водой строящейся международной станции DSG и лунной базы человечества.