В субботу 20 апреля во Флориде во время испытаний пилотируемого корабля Dragon компании SpaceX произошла авария. Это событие может иметь крайне негативные последствия для графика разработки и сертификации нового корабля.

SpaceX разрабатывает для НАСА пилотируемый корабль в соответствии с контрактом, который был заключен в сентябре 2014 года. в рамках программы создания коммерческих пилотируемых кораблей CCtCap. Контракт предусматривает осуществление двух полетов, беспилотного и пилотируемого, а также требует провести испытания системы аварийного спасения корабля. После этого он пройдет сертификацию и будет использоваться для ротации экипажей Международной космической станции. На аналогичных условиях разрабатывается корабль Starliner компании Boeing.

Беспилотный полет корабля Dragon (DM-1, Demo Mission 1) состоялся в начале марта. Ракета Falcon 9 c кораблем Dragon стартовала 2 марта с площадки №39А Космического центра им. Кеннеди на мысе Канаверал. Корабль произвел стыковку с МКС на следующий день, и 8 марта он вернулся на Землю, совершив посадку в Атлантическом океане.

Предполагалось, что корабль из миссии DM-1 не полетит снова в космос. SpaceX планировала использовать его для испытаний системы аварийного спасения в полете (In-Slight Abort Test), а затем утилизировать или отправить в музей.


Камера сгорания SuperDraco напечатана на 3D-принтере

Испытания САС в полете – обязательный для сертификации корабля этап. В ходе этого теста корабль должен стартовать на ракете Falcon 9, которая на этапе максимального аэродинамического сопротивления подаст сигнал аварии. При получении сигнала корабль должен отделиться от ракеты и задействовать свою систему аварийного спасения для быстрого ухода от «готового взорваться» носителя.

Классическая система аварийного спасения представляет собой отделяемую башню с твердотопливными двигателями (см. корабли «Союз» или американский «Орион»). Но корабли Starliner и Dragon выводятся в потоке без головного обтекателя, а потому будут использовать для спасения собственные двигатели. На Dragon эту роль будут выполнять восемь двигателей SuperDraco, собранные в четыре кластера по два двигателя. Изначальный проект предполагал, что SuperDraco будут полностью универсальными, т. е. на них будут также возложены задачи по орбитальному маневрированию и по торможению при посадке. Но в ходе разработки корабля SpaceX была вынуждена отказаться от реактивной посадки. В финальной версии Dragon мощные SuperDraco используются только для системы аварийного спасения, тогда как орбитальные маневры выполняются хорошо отработанными на грузовых кораблях двигателями Draco, а для посадки используется система парашютов.

Тест системы аварийного спасения был запланирован на середину июля. Как раз в рамках подготовки к этому тесту и проводились испытания двигательной системы корабля Dragon 20 апреля. Тест проводился на специально построенном стенде во Флориде вблизи посадочной площадки №1 для первых ступеней Falcon 9 (Landing Zone 1). Утром были проведены статические огневые испытания двигателей Draco. Они прошли полностью успешно. Но около полудня по местному времени в ходе огневых испытаний SuperDraco (вероятно – при зажигании) произошел взрыв. В результате корабль Dragon был фактически уничтожен (видео).

Последствия аварии могут быть тяжелыми. Во-первых, SpaceX потеряла аппарат, предназначенный для испытаний САС. Для этого теста придется с нуля построить еще один корабль. Во-вторых, если расследование покажет, что авария произошла из-за двигателей, то в их конструкцию придется вносить изменения, и сертификация всей системы аварийного спасения затянется на долгий срок.

Boeing также испытывает затруднения, связанные с системой аварийного спасения своего корабля. Пока первый пилотируемый полет корабля Starliner официально запланирован на ноябрь этого года, но никто не удивится, если график в очередной раз пересмотрят.

В феврале 2019 года НАСА сообщило, что планирует закупить два дополнительных места на кораблях «Союз-МС». Сейчас российские корабли летают с одним свободным местом, поскольку Роскосмос ради экономии сократил программу работы на МКС, а вместе с ней и экипаж станции, до запуска многофункционального модуля «Наука».

На изображении ниже: маленькие двигатели Draco и большие SuperDraco.

Ссылка: nasaspaceflight.com

Обсудить

15 апреля в журнале Nature Astronomy была опубликована статья о гидросфере Титана, основанная на данных миссии «Кассини» (Cassini). Этот американский космический аппарат завершил свою работу в сентябре 2017 года, но собранные им данные все еще анализируются учеными.

На Титане происходит обмен жидкостью между поверхностью и атмосферой, аналогичный круговороту воды на Земле. Роль воды на спутнике Сатурна выполняют углеводороды, в основном – метан и этан. Известно, что основным компонентом крупных «морей» в северном полушарии Титана является метан. В южном полушарии ситуация иная: единственное крупное озеро там состоит наполовину из метана и наполовину из более тяжелого этана.

Как показывает новое исследование, малые озера в северном полушарии заполнены в основном метаном. При этом крупные моря сосредоточены в восточной части северного полушария, а в его западной части находятся высокогорные плато и холмы. Радарные данные с «Кассини» свидетельствуют о том, что небольшие по размерам озера на этих холмах в западном полушарии (их диаметр в среднем составляет десятки километров) могут иметь весьма внушительную глубину, которая порой превышает 100 м.

Планетологи предполагают, что механизм формирования этих озер похож на процесс карстообразования на Земле. Карстовые полости образуются при растворении горных пород – чаще всего это известняк – подземными или поверхностными водами. На Титане растворяться может водяной лед и твердые органические породы.

Еще одна статься в Nature Astronomy посвящена изучению «пересыхающих» озер. Для них радарная и инфракрасная съемка, проведенная в разное время, показывает различную глубину. Ученые считают, что им удалось наблюдать сезонные колебания, связанные с испарением жидкости. Это предположение согласуется с гипотезой о взаимодействии атмосферы и гидросферы Титана: во время дождливых периодов углеводороды выпадают на землю в виде жидких осадков и наполняют моря, а в засушливые периоды они испаряются и снова скапливаются в атмосфере.

Обе статьи основаны на данных, собранных «Кассини» во время последнего близкого пролета у Титана 22 апреля 2017 года.

Ссылка: nasa.gov

Обсудить

26 марта Белый дом выдвинул НАСА требование высадить американцев на Луне к 2024 году. После этого американское космическое агентство начало экстренно пересматривать свои планы. Какие-то пилотируемые проекты потребуют ускорения и дополнительных вливаний средств, а какие-то придется упростить. Ожидается, что в новой версии бюджетного запроса финансирование НАСА уже с 2020 года вырастет на $3-5 млрд.

На 35 Космическом симпозиуме глава НАСА Джим Брайденстайн объявил, что агентство разделит свою стратегию на две фазы: целью первой фазы станет максимально ускоренная высадка на Луне, а на второй фазе НАСА придаст лунной программе «устойчивый» характер.

Свою архитектуру для программы высадки на Луну 10 апреля представила компания Lockheed Martin. В представлении специалистов компании, как и раньше, для этого будут использованы сверхтяжелая ракета SLS и корабль Orion. Также придется разработать двухмодульный лунный посадочный аппарат.

Согласно стратегии Lockheed Martin, первый полет «Ориона» в беспилотном режиме должен состояться в 2020 году. Уже в 2022 году должен быть запущен двигательно-энергетический модуль окололунной станции LOP-G (Gateway) с малым жилым модулем. К нему отправится корабль «Орион» с астронавтами на борту. Он должен будет выполнить стыковку с LOP-G, что не входило в первоначальный план миссии. Два модуля взлетно-посадочной платформы должны быть по отдельности доставлены на LOP-G в начале 2024 года на коммерческих носителях, и позднее в этом же году должен состояться третий полет «Ориона», в ходе которого астронавты перейдут в кабину взлетно-посадочного модуля и высадятся на Луну в районе южного полюса.

Для разработки лунного модуля Lockheed Martin предполагает использовать наработки по герметичной кабине корабля «Орион».

Предложенный план пока не принят, но, вероятно, он составит основу будущей стратегии НАСА. Между тем, он не может не вызывать вопросы у международных партнеров агентства, которые уже влились в разработку плана совместной с НАСА постройки окололунной станции Gateway. Структура станции после инициативы Белого дома, вероятно, будет упрощена, а график ее постройки сдвинется «вправо». В то же время, Канада уже запланировала выделение двух миллиардов долларов на разработку руки-манипулятора для станции Gateway, а теперь непонятно, когда потребуется этот манипулятор и потребуется ли он вообще.

На вопрос журналистов об этой коллизии Джим Брайденстайн дипломатично заметил, что на второй фазе новой лунной программы откроются возможности для международного сотрудничества, а Европейское космическое агентство продолжит производить служебные модули для всех кораблей «Орион».

В связи с крайне напряженным графиком сейчас у НАСА очень мало времени на проработку стратегии, а поэтому стоит ждать прояснения ситуации уже в ближайшие месяцы.

Обсудить

Американская исследовательская станция InSight совершила посадку на Марс 27 ноября 2018 года. В декабре аппарат установил на поверхности планеты свой сверхчувствительный сейсмометр SEIS, один из основных научных приборов всей миссии, а 12 февраля был развернут второй ключевой прибор – блок измерения тепловых потоков и физических свойств HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package).

Прибор HP3 разработан для миссии InSight Немецким космическим агентством (DLR). Его задачей является измерение температуры под поверхностью Марса. HP3 состоит из наземного блока и зонда-«крота», который при помощи ударного механизма должен погрузиться на глубину 5 м. Зонд соединен с наземным блоком лентой, на которой с интервалом 10 см установлены термодатчики. Процесс погружения начался 28 февраля. После первого включения «крот» погрузился приблизительно на 30 см, т. е. 3/4 своей высоты. Во второй раз ударный механизм зонда был активирован 2 марта. Все системы сработали штатно, однако глубина погружения «крота» заметным образом не увеличилась. Кроме того, «крот» приобрел угол наклона в 15 градусов относительно перпендикуляра к поверхности.

Проанализировав ситуацию, специалисты решили провести пробное короткое включение прибора. Оно состоялось 26 марта. Первые результаты были получены на следующий день, но информация с сейсмометра пришла только в конце недели. Анализ собранных данных начался 1 апреля и продолжается до сих пор.

Специалисты считают проведенный тест успешным, но это не означает, что проблема исчезла. В результате короткого включения (10-15 минут) ударного механизма, «крот» погрузился приблизительно на полсантиметра. Как показала съемка, во время включения механизма опорная конструкция на поверхности наклонялась вперед. Данные с сейсмометра пока анализируются.

У инженеров есть три версии, объясняющие возникшую с «кротом» проблему.

Согласно первой версии, «крот» каким-то образом зацепляется за опорную структуру. Эта гипотеза объясняет ее наклоны при включении ударного механизма, однако, по мнению разработчиков прибора, лента с датчиками может зацепиться за опору только в крайне маловероятных условиях. Тем не менее, эта версия не отброшена. Функциональная модель прибора HP3 была отправлена из Германии в Лабораторию реактивного движения НАСА для проведения испытаний.

Второе объяснение самое простое: зонд на глубине 30 см натолкнулся на камень размером не менее 10 см. Однако ученые, опираясь на данные о количестве камней на поверхности Марса в районе посадки InSight, считают, что вероятность такого события не превышает нескольких процентов.

Третья гипотеза чуть сложнее. При ударе пенетратора о поверхность Марса возникает отдача, которая оценивается в 7 Ньютонов. Чтобы «крот» погружался под поверхность, эта отдача при ударе должна поглощаться трением со стороны горных пород. Различные горные породы обладают разным внутренним трением. Некоторые породы – например, кварцевый песок – осыпаются под небольшим углом к поверхности, а другие могут поддерживать скважины с вертикальными стенки. Марсианский песок должен осыпаться и создавать трение на стенках «крота», однако у поверхности планеты он зачастую покрыт более твердой коркой, частицы которой слиплись, как у песчаника. Обычно толщина этой корки не превышает нескольких сантиметров, а потому она не представляет проблемы. Но, судя по всему, в районе посадки InSight ее мощность достигает 20 см. В результате продолжительной нагрузки отверстие вокруг зонда расширилось, и сейчас он не получает трения на боковых стенках и, следовательно, не может гасить силу отдачи. Даже если твердая корка разрушилась, то ее частицы, упавшие в отверстие с «кротом», вряд ли создают нужное трение.

Сейчас специалисты на Земле склоняются именно к третьей гипотезе. Пока окончательное решение на этот счет не принято, но скомпенсировать отдачу можно будет, например, при помощи руки-манипулятора, которая установлена на станции InSight.

Ссылка: dlr.de

Обсудить

1. Beresheet разбился при посадке на Луну.

Израильская автоматическая межпланетная станция «Берешит» (Beresheet) не смогла выполнить мягкую посадку на Луну. Вечером 11 апреля аппарат разбился о поверхность Луны из-за отказа основного двигателя, возникшего при выполнении операции торможения.

«Берешит» был разработан некоммерческой организацией SpaceIL на пожертвования спонсоров. Несмотря на неудачу при посадке, он войдет в историю как первая израильская АМС, достигшая орбиты Луны, и первая межпланетная станция, построенная на частные средства.

Организация X-PRIZE подтвердила свое решение выдать SpaceIL «утешительный приз» в размере $1 млн. К сожалению, этого слишком мало для постройки второго аппарата. Первый «Берешит» обошелся в приблизительно $95 млн.

2. Состоялся второй успешный пуск Falcon Heavy.

Сегодня ночью (12 апреля в 1:35 мск) со стартовой площадки №39А на мысе Канаверал стартовала во второй раз в истории ракета-носитель Falcon Heavy компании SpaceX – на сегодняшний день, самая мощная ракета в мире.

По многим параметрам сегодняшний пуск стал новым для Falcon Heavy. Это первый ее полет в рабочей модификации: все блоки первой ступени и вторая ступень ракеты имели версию «Блок 5». Предыдущая Falcon Heavy, стартовавшая в феврале 2018 года, была собрана с использованием боковых модулей «Блок 3». Кроме того, вчерашний пуск стал для Falcon Heavy первым коммерческим. На геопереходную орбиту был выведен коммуникационный спутник Arabsat-6A. Третий пуск Falcon Heavy будет выполнен в интересах ВВС США, причем для него будут использованы боковые ускорители от сегодняшнего пуска.

На этот раз SpaceX удалось вернуть все три модуля первой ступени ракеты. Боковые ускорители выполнили посадку на две площадки во Флориде, а центральный блок (он достиг скорости около 10 700 км/ч) мягко приземлился на автономную плавучую платформу Of Course I Still Love You. Кроме того, SpaceX выловила из воды обе створки головного обтекателя, и Илон Маск уже пообещал использовать их в другой миссии в конце этого года.

Согласно официальному сайту SpaceX, Falcon Heavy должна выводить до 63,8 т на низкую околоземную орбиту и до 26,7 т на ГПО в одноразовом варианте. Стоимость миссии для заказчиков с возвратом ступеней составляет $90 млн, но в этом случае грузоподъемность на геопереходную орбиту уменьшается до 8 т. SpaceX не озвучивает стоимость одноразовой Falcon Heavy, но Илон Маск приводил свою оценку в твиттере. По его словам, ракета без возврата центрального модуля обойдется заказчику в $95 млн, а ракета с потерей всех модулей первой ступени будет стоить $150 млн.

Ниже приведена запись официальной трансляции SpaceX. Старт Falcon Heavy – 19:58. Посадка боковых ускорителей – 27:30, посадка центрального блока – 29:40.

3. 12 апреля – День космонавтики. С праздником!

Космическая лента

Обсудить

5 апреля Роскосмос в своих соцсетях опубликовал видео с камер, установленных на спутнике дистанционного зондирования Земли EgyptSat-A. Несмотря на довольно любопытные кадры, видео не привлекло большого внимания общественности. Его нельзя сравнивать по популярности, например, первыми фотоснимками, сделанными марсоходом Curiosity на Марсе. В этом, конечно, нет ничего удивительного: EgyptSat-A находится в 600 км от Земли, а Curiosity – на другой планете в десятках миллионов километров от нас.

Лидерство НАСА в освоении космического пространства не подвергается сомнению никем в мире. Но почему мы уверены, что американская космонавтика лучше любой другой? Потому что американские исследовательские станции работают около Юпитера, Марса и Луны. Зонд «Новые горизонты» снял в высоком разрешении Плутон и продолжает полет в поясе Койпера, а на поверхности Марса активны сразу два автоматических аппарата. В США готовится к полетам пилотируемый корабль «Орион» для экспедиций к Луне, и в 2019-2020 годах начнется эксплуатация двух новых околоземных пилотируемых кораблей.

Заметьте, в приведенном выше списке нет ни одной победной реляции о запуске спутников дистанционного зондирования Земли или метеорологических космических аппаратов. Вы помните, когда в последний раз читали в новостях о чем-нибудь подобном? Хорошие прикладные спутники разрабатываются и европейскими компаниями (Thales Alenia Space, Airbus), и японскими (Mitsubishi), и даже российскими (ИСС им. Решетнева), но они не придают высокий статус космическим отраслям своих стран.

Во всех странах основная часть вложений в космическую отрасль идет из госбюджета. В США это более половины, в России – 100%. Поэтому власти любят время от времени напоминать своим космическим агентствам, что они должны «приносить пользу» обществу и государству. И Россия здесь не исключение. Приоритеты Роскосмоса, описанные в официальной стратегии госкорпорации до 2030 года, полностью сформированы этими требованиями. На первом месте находится прикладная космонавтика, на втором – пилотируемая космонавтика, расходы на которую обусловлены участием в международной программе. И на последнем месте расположилась научно-исследовательская программа. Немного иначе сформулировал приоритеты отрасли ее куратор в правительстве Юрий Борисов в сентябре 2018 года: на первое место он поставил выполнение военного заказа, а на второе – поддержание группировки прикладных спутников. Что касается пилотируемой и научно-исследовательской космонавтики, то, по словам Борисова, им «никто не закрывает дорогу».

В НАСА иные приоритеты. Основное финансирование там получает пилотируемая космонавтика (с учетом содержания МКС и разработки транспортный системы для полетов к Луне). Затем с небольшим отставанием идут проекты по астрономии и исследованию Солнечной системы. За ними стоит изучение Земли. А прикладные запуски вообще финансируются из бюджетов тех государственных ведомств, которые считают нужным их профинансировать.

Некоммерческая прикладная космонавтика, которая приносит ту самую «пользу», оправдывающую расходы бюджетных средства – это наблюдение за Землей в гражданских целях и метеорология. Иронично, но реальная польза от этой «полезной космонавтики» не совсем очевидна. Окупают ли данные, полученные с каждого дополнительного метеорологического спутника, расходы на его запуск? У нас в стране ситуация еще хуже. В России регулярно запускаются спутники зондирования Земли («Канопусы», «Ресурсы») и есть активный метеоспутник «Электро-Л». При этом государственные ведомства и частные компании часто жалуются, что им проще получить доступ к данным с иностранных спутников, а у метеорологов есть претензии к качеству данных «Электро-Л».

Получается, что российская прикладная космонавтика работает по большей части «в стол». Пилотируемые полеты и наука финансируются по остаточному принципу, а потому не демонстрируют вообще никаких достижений.

В результате сложилась ситуация, при которой Роскосмос не приносит государству ничего кроме репутационного ущерба, связанного с неизбежными авариями. Репутация Роскосмоса за границей также находится на дне, ведь прикладные запуски, как говорилось выше, ее не поднимают, а других достижений у госкорпорации нет. Отсюда и вполне объяснимое нежелание государства финансировать отрасль. Зачем – если от нее одни проблемы?

Конечно, можно и нужно повышать эффективность российской прикладной космонавтики: заказ на нее должны формировать заинтересованные государственные ведомства, и информация со спутников должна быть доступна без бюрократических препон как для них, так и для частных клиентов на рыночных условиях. Однако все это не исправит репутацию Роскосмоса и не оправдает его существование в глазах государственных чиновников. А вот успешный запуск даже простого исследовательского аппарата к Луне или другим планетам был бы воспринят положительно как в России, так и за ее пределами.

С первых лет своего существования космонавтика была символом стремления к знаниям и научных достижений и, конечно, инструментом «мягкой силы» во внешней политике. К сожалению, к началу XXI века ситуация принципиально не изменилась. Привлекая к работе над перспективными проектами международных партнеров, НАСА демонстрирует им выгоды сотрудничества с США и удерживает их на своей НАСА-центричной орбите.

Увы, государство до сих пор получает от космонавтики в основном не осязаемую прибыль, а репутационную отдачу. На репутацию влияют аварии (отрицательно) и достижения в научно-исследовательской программе (положительно). Поскольку вторым Роскосмос не занимается, у него нет достижений вовсе. И не важно, сколько денег вкладывается в Роскосмос и его обеление в СМИ: репутация у госкорпорации останется негативной.

Вместо лунных станций, на которые можно установить научные приборы стран-партнеров, Роскосмос запускает один за другим спутники зондирования Земли. Он превратился в организацию, которая не в состоянии – организационно, не технически – запустить даже микроспутник Луны, и которая появляется в новостях лишь в связи с очередной аварией или очередным скандалом.

Нежелание Роскосмоса вращаться на орбите НАСА делу никак не помогает. Оно имело бы смысл, будь у Роскосмоса финансовые и технические ресурсы, а также собственные вменяемые научные и пилотируемые программы. Но их нет. Как и желания приобрести какой-то новый опыт, на основе которого в дальнейшем можно было бы создать независимую программу освоения Луны. Активным действиям Роскосмос, видимо, предпочел пассивную деградацию.

Космическая лента

Обсудить

Американский марсоход Curiosity совершил посадку на Марсе в августе 2012 года. Его основная цветная камера Mastcam имеет специальные фильтры для съемки Солнца, и в марте они были использованы для съемки пролетов двух спутников Марса, Фобоса и Деймоса.

Фобос пролетел между Марсом и Солнцем (снимок выше, анимация) 26 марта. Его диаметр составляет всего 26 км, и потому целиком закрыть Солнце он не смог, а из-за большой высоты орбиты тень прошла выше поверхности планеты. Такие затмения астрономы называют кольцеобразными. Тем не менее, навигационные камеры марсохода зафиксировали общее потемнение небосклона из-за того, что спутник заслонил солнечный свет (анимация).

Деймос пролетел перед Солнцем (снимок ниже, анимация) 17 марта. Его диаметр еще меньше (16 км), и этот пролет астрономы назвали не затмением, а транзитом.

В прошлом Curiosity и другие американские марсоходы уже неоднократно наблюдали солнечные затмения. Основная практическая цель этих наблюдений – уточнение орбитальных параметров спутников Марса. Собрав большой объем информации, ученые планируют выяснить, как на орбиты Фобоса и Деймоса влияет гравитация Марса и Юпитера, а также как сами спутники влияют друг на друга.

Ссылка: nasa.gov

Обсудить