7 июля НАСА объявило о масштабной программе по коммерциализации Международной космической станции. Долгосрочные планы агентства предполагают, что государство переместит свою основную деятельность в дальний космос, а работой на низкой орбите Земли займутся частные компании. Теоретически, на смену МКС, которая просуществует как минимум до 2028 года, должны прийти компактные частные станции. Они же обеспечат работой пилотируемые корабли, которые разрабатываются для доставки людей на МКС в рамках программы CCDev (Commercial Crew Development).

Частичная коммерциализация самой МКС – логичный шаг на этом пути. Пока усилия НАСА направлены на то, чтобы создать юридические условия и механизмы для работы частных компаний на станции. Во-первых, в американском сегменте МКС будет легализована различная деятельность, включая производственную и рекламную. Во-вторых, НАСА создаст обобщенный механизм доставки грузов на станцию и с нее, доступный для любого частного заказчика. В-третьих, будет легализована доставка частных астронавтов на МКС. Планируется до двух таких астронавтов в год продолжительностью полета не более 30 суток в год. За один день пребывания специалиста или туриста на станции НАСА будет брать $35 тысяч.

Согласно планам НАСА, стыковочный порт модуля «Гармония» (Harmony) будет использован для стыковки к МКС частного модуля компании, которая будет выбрана к концу этого года. Свои предложения есть у NanoRacks и Bigelow Aerospace. Первая планирует в конце этого года запустить на МКС малый шлюзовой модуль, разработанный Airbus Defense and Space. Вторая известна своими проектами «надувных» модулей.

Bigelow Aerospace почти одновременно с НАСА объявила, что внесла аванс за четыре пилотируемые миссии SpaceX к МКС. В пресс-релизе компании говорится, что в каждом запуске к станции будет доставлено четыре человека, а продолжительность их полета составит от одного до двух месяцев. Стоимость полета для туриста – $52 млн.

Очевидно, что весь экипаж корабля не может состоять из туристов, т. е. скорее речь идет о запуске четырех туристов, а не 16. Во-вторых, как отмечалось выше, НАСА планирует ограничить продолжительность пребывания частных астронавтов на станции до 30 суток.

Компания Bigelow Aerospace существует с 1999 года, и с 2010 года рекламирует большой надувной жилой модуль BA-330. В некоторых презентациях он выступает основной для собственной станции на орбите Земли или Луны, в других – присоединен к МКС. На основе этого модуля Bigelow также изображает лунную базу. Однако запуск модуля в космос постоянно сдвигается, и не похоже, что у компании есть достаточно ресурсов для его разработки. Ранее Bigelow уже бронировала ракету-носитель Atlas V для запуска BA-330 в 2020 году, но, похоже, до заключения твердого контракта дело не дошло.

Основным успехом Bigelow можно считать запуск экспериментального малого модуля BEAM (Bigelow Expandable Activity Module) к МКС в 2016 году. Он обладает достаточно скромными характеристиками. Масса BEAM составляет 1,36 т. После раскрытия диаметр модуля составил 3,2 м, длина – 4 м. Общий герметичный объем BEAM – 16 куб. м. Он успешно прошел двухгодичные испытания и сейчас используется в качестве складского.

Разработка и запуск модуля были профинансированы НАСА, и именно этот факт обусловил успех программы. Даже согласно оптимистичным оценкам, эксплуатация частных космических станций окупится в разумные сроки, только если не учитывать расходы на их постройку и запуск на орбиту. Если НАСА профинансирует запуск частного модуля к МКС – а это весьма вероятно, вопрос только в доле софинансирования, – то программу ждет успех. Но не стоит ожидать, что NanoRacks или Bigelow найдут инвестиции самостоятельно. И если у Bigelow не будет на МКС своего модуля, то не совсем понятно, зачем нужен такой посредник: ведь организацией туризма вполне могли бы заняться компании, самостоятельно запускающие пилотируемые корабли к МКС, т. к. SpaceX и Boeing.

Открытие американского сегмента МКС для частных компаний будет процессом медленным и непростым. Посещающим станцию туристам и специалистам требуется место для сна, место для работы, дополнительное оборудование, припасы и т. д. НАСА придется софинансировать создание этих условий, включая запуск нового модуля, и в дальнейшем взять на себя часть накладных расходов частиков, чтобы их деятельность обрела экономический смысл.


Шлюзовой модуль NanoRacks

Если начинать работу частных компаний в ближайшие годы, не дожидаясь расширения МКС, то дополнительная работа ляжет на плечи астронавтов НАСА. Кроме того, нерешенным остается вопрос прав на интеллектуальную собственность, созданную в космосе. Согласно текущему законодательству, на нее может претендовать НАСА наравне с компанией, собственно создавшей эту собственность.

Рынок производства и прикладных экспериментов в условиях МКС трудно оценить заранее. Перспективными считаются производство оптоволокна и печать некоторых органов в условиях невесомости, однако пока даже не проводились эксперименты в этом направлении. Отсутствие прогресса объясняется просто: стоимость доставки материалов на орбиту и обратно такова, что космическое производство не окупается. Но если государство будет субсидировать транспортировку, ситуация может измениться. Главная задача для НАСА состоит в том, чтобы привлечь к работе на станции большое количество игроков. В этом случае программа коммерциализации МКС имеет шанс стать очень успешной. А вот космический туризм в обозримой перспективе вряд ждет бурное развитие.

Для экспериментов в области космического производства будет недостаточно одного частного модуля и шлюзовой камеры от NanoRacks. Среда на МКС сильно «загрязнена» вибрацией от работающих двигателей, а потому потребуется создать свободнолетающий модуль, способный стыковаться с МКС для загрузки и выгрузки образцов, наподобие модуля «ОКА-Т» от РКК «Энергия». Создание такого модуля не станет для американских частников непреодолимой сложностью, но также займет некоторое время.

Космическая лента

Обсудить

Традиционно в космических аппаратах используют топливо на основе гидразина – крайне токсичного вещества. Это топливо нашло применение не только на спутниках. Несимметричный диметилгидразин используется в ракете-носитель «Протон-М», а также в китайских ракетах семейства «Великий поход-2» (CZ-2) и других. В последнее время разработчики ракет-носителей переходят на новые виды топлива, более безопасные и эффективные, но на космических аппаратах альтернативы гидразину нет. Топливные пары керосин-кислород и водород-кислород являются криогенными, т. е. требуют постоянного охлаждения, которое позволяет оставаться кислороду и водороду в жидком виде. Поэтому долгое время храниться в условиях космоса они не могут, тогда как спутники с двигателями на гидразине работают в космосе годами и десятками лет.

На 24 июня запланирован пуск ракеты Falcon Heavy в рамках миссии Space Test Program -2 (Космическая экспериментальная программа-2) ВВС США. На орбиту будут доставлены 25 малых спутников, включая GPIM – Green Propellant Infusion Mission. Этот экспериментальный аппарат оборудован двигательной установкой, работающей на новом нетоксичном топливе. Примечание: на Falcon Heavy также будет запущен микроспутник с солнечным парусом Lightsail 2, разработанный Планетарным обществом.

«Зеленое» топливо, разработанное Исследовательской лабораторией ВВС США, известно под именем AF-M315E. Оно представляет собой ионизированный раствор нитрата гидроксиламмония (NH3OHNO3), в котором нитратные ионы являются окислителем. Миссия GPIM должна будет подтвердить работоспособность и характеристики этого топлива.

Специалисты рассчитывают, что использование нетоксичного топлива упростит и ускорит процедуру подготовки космических аппаратов к запуску. Кроме того, AF-M315E в перспективе можно будет использовать на малых спутниках формата «кубсат». И, наконец, оно является более плотным, чем гидразин. Создатели AF-M315E утверждают, что новое топливо при том же объеме баков демонстрирует эффективность на 50% выше, чем обычное однокомпонентное гидразиновое топливо. Здесь надо отметить, что повышенная плотность AF-M315E при сохранении объема означает увеличение массы топлива.

Космический аппарат GPIM был построен компанией Ball Aerospace. Для нового топлива пришлось разработать заново всю топливную систему, включая двигатели, топливные баки, фильтры и клапаны. Для их разработки и производства была привлечена компания Aerojet Rocketdyne. Тяга двигателей, установленных на GPIM, составляет 1 Ньютон (0,1 кгс). Масса заправленного спутника – около 180 кг. Стоимость программы оценивается в $45 млн.

Ссылка: nasa.gov

Обсудить

Вряд ли сейчас кто-то не в курсе, что c апреля 2019 года американское космическое агентство спешно готовится к возвращению на Луну. Белый дом потребовал высадить на поверхность Луны астронавтов не позднее 2024 года, тогда как ранее НАСА намеревалось сделать это приблизительно в 2028 году.

Конечно, требование президента заставило НАСА ускорить реализацию своих планов. Агентство получит дополнительные средства, и высадка, вероятно, состоится – если не в 2024 году, то в 2025 или 2026. Однако есть у произошедшего и негативные последствия. До этого у НАСА хоть и не было стройной стратегии, но существовали примерные представления о постепенном наращивании присутствия в окололунном пространстве. Сначала агентство планировало построить окололунную орбитальную станцию Gateway, параллельно запуская роботизированные миссии на Луну. Затем планировалось отправить на спутник Земли несколько пилотируемых экспедиций, а в перспективе, возможно, построить там посещаемый форпост.

Теперь стратегия НАСА разделена на два этапа. На первом этапе, т. е. до конца 2024 года, все силы брошены на доставку людей на Луну. На втором этапе после 2024 года будет «все остальное». Однако деятельность на втором этапе не проработана, а потому ее задачи не учитываются при разработке лунной инфраструктуры первого этапа. Другими словами, размерность лунного взлетно-посадочного аппарата выбирается исходя из одной цели – доставить на Луну людей как можно быстрее. В расчет не принимаются перспективные задачи – такие, например, как доставка модулей лунной базы или тяжелого научного оборудования.

Помимо этого, угрозу стратегии добавляет ее очевидная политизированность. Высадка людей на Луну выглядит как вполне неприкрытый предвыборный проект Трампа. И что будет после высадки, администрацию вообще не интересует. А значит, дальнейшая программа может быть как пересмотрена, так и отменена вовсе.

7 июня президент США Дональд Трамп написал немного странный твит. «За те деньги, которые мы вложили в НАСА, они сейчас должны говорить НЕ о полете на Луну – мы сделали это 50 лет назад». – заявил он. – «Они должны заниматься намного более масштабными проектами, включая Марс (а Луна является его частью), Оборону и Науку!».

8 июня исполнительный секретарь Национального космического совета Скотт Пейс, комментируя твит Трампа, сказал, что цели НАСА не меняются, и президент лишь хотел привлечь внимание к необходимости более качественно прорабатывать стратегию развития. Марс как был, так и остается конечной целью усилий НАСА, а деятельность в окололунном пространстве – это лишь технологический шаг на пути к соседней планете.

В 2000-х годах при Буше-младшем НАСА планировало вернуться на Луну в рамках программы «Созвездие» (Constellation), но в 2010 году президент США Барак Обама объявил о закрытии «Созвездия» и запуске новой программы «Гибкий путь» (Flexible Path), конечной целью которой является высадка астронавтов на Марс. Формально эта цель никогда не была отменена, однако к моменту прихода Трампа в Белый дом сроки предполагаемой экспедиции сползи с начала 2030-х на начало 2040-х годов. В последние годы руководители НАСА практически не говорили о Марсе в контексте пилотируемых полетов.

Заявление Трампа не нужно рассматривать как очередное изменение целей НАСА. Это лишь напоминание о том, что космическое агентство слишком зависит от политиков, а потому его долгосрочные планы не следует воспринимать слишком серьезно. Даже отказ от высадки на Луну в 2024 году нельзя полностью исключать, а уже во второй половине 2020-х может быть что угодно, начиная от постройки базы на Луне и заканчивая полным отказом от работы в окололунном пространстве ради подготовки марсианской экспедиции. Которая, правда, отползет на вторую половину XXI века.

Есть объективные факторы, удерживающие пилотируемую деятельность НАСА в определенном русле. Во-первых, это международный проект МКС. Станция будет постепенно коммерциализироваться, но государства-участники программы продолжат содержать ее как минимум до 2028-2030 года. Во-вторых, НАСА необходимо как-то использовать сверхтяжелую ракету-носитель SLS и новый корабль Orion. Они слишком дороги для эксплуатации на низкой околоземной орбите и лучше всего подходят для экспедиций к Луне, а потому, вероятно, окололунная станция Gateway из планов НАСА никуда не денется.

Но вот о гипотетической лунной базе этого сказать нельзя: программа «Артемида» может ограничиться всего лишь несколькими высадками астронавтов на Луну, как это случилось 50 лет назад с программой «Аполлон».

Стабилизировать лунную программу НАСА могло бы международное участие. Но «возвращение на Луну» позиционируется как миссия национального престижа, а потому существенного иностранного участия в ней не предполагается. Взять же на себя инициативу по созданию лунной базы, даже с опорой на американскую транспортную систему, никто международных из партнеров НАСА не готов. ЕКА, JAXA и Роскосмос давно привыкли быть ведомыми и делать то, что решит американское космическое агентство.

Космическая лента

Обсудить

1. Инженеры подготовили новый план работы с пенетратором на марсианской станции InSight.

Американская межпланетная станция InSight находится на Марсе с 27 ноября 2018 года. Один из ее основных инструментов – разработанный Немецким космическим агентством (DLR) пенетратор HP3, который должен внедриться под поверхность планеты на глубину до 5 м. Он состоит из удерживающей платформы, зонда-крота и соединяющей их ленты с термодатчиками.

В начале 2019 года при помощи руки-манипулятора платформа HP3 была установлена на поверхности Марса рядом со станцией InSight. Первое включение зонда прошло успешно, и он погрузился под поверхность Марса на 30 см, т. е. 3/4 своей высоты. Но после второго включения в начале марта глубина погружения «крота» не изменилось. Как показал дальнейший анализ, «крот» приобрел угол наклона в 10-15 градусов. С тех пор инженеры на Земле анализируют причины неудачи и пытаются найти пути их решения. Подробнее об инструменте и работе с ним можно прочитать здесь.

Основная гипотеза на сегодняшний день гласит, что погружение не происходит из-за недостаточного трения зонда о грунт. При ударе пенетратора о поверхность Марса возникает сила отдачи около 7 Ньютонов. Чтобы «крот» погружался под поверхность, эта отдача должна поглощаться трением со стороны горных пород. Инженеры рассчитывали, что марсианский песок будет осыпаться и создавать трение на стенках «крота». У поверхности планеты песок зачастую покрыт более твердой коркой, частицы которой слиплись, как у песчаника. Толщина этой корки в большинстве случаев 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.

В мае при помощи камеры на руке-манипуляторе специалисты попытались снять на видео зонд HP3 во время тестового включения, однако эта попытка оказалась неудачной: опорная платформа не дает камере подобраться к «кроту». Поэтому было принято решение сдвинуть платформу.

Работы с прибором HP3 будут продолжаться в течение лета. Сначала при помощи руки-манипулятора опорную платформу осторожно поднимут, не трогая самого «крота». Ее переставят в сторону, и затем вновь попытаются включить зонд и заснять его работу. Если гипотеза насчет недостаточного трения подтвердится, то грунт вокруг «крота» уплотнят, надавливая на него все той же рукой-манипулятором.

2. Китай впервые осуществил пуск космической ракеты с плавучей платформы.

Пуск китайской ракеты «Великий поход-11» (CZ-11) с плавучей платформы в Желтом море состоялся в среду в 7:06 мск. На орбиту было доставлено семь малых спутников. Технологические экспериментальные спутники были разработаны Китайским объединением космических технологий. Они будут вести мониторинг ветровых полей над океаном. Среди пяти коммерческих спутников два спутника были разработаны Китайской корпорацией электронных технологий. Они относятся к первой в Китае группировке малых спутников, работающих на базе Ka-диапазона.

CZ-11 – твердотопливная ракета легкого класса. Она выводит на орбиту Земли до 700 кг полезного груза.

В официальных пресс-релизах говорится о коммерческих перспективах морского старта, однако этот пуск имеет скорее технологическое значение, чем практическое. Новый китайский космодром Вэньчан находится очень близко к экватору – на 19,6 градусах с. ш. Таким образом, использование морского старта не дает существенного выигрыша в полезной нагрузке по сравнению с запусками с Вэньчана, а остальные преимущества морского космодрома вряд ли смогут оправдать дополнительные затраты на его эксплуатацию.

Космическая лента

Обсудить

1. Фотография булыжника с частицами внедренных пород на Бенну.

Американская межпланетная станция OSIRIS-REx сфотографировала крупный булыжник на астероиде Бенну. Высота булыжника составляет 20,6 м, и он находится в северном полушарии астероида. В южном полушарии распространены сравнительно небольшие камни.

Снимок был сделан 5 апреля с расстояния 2,8 км. Угол обзора камеры вмещает 42 м.

Первый полет Starhopper запланирован на середину июня.

Компания SpaceX продолжает подготовку к первому полету суборбитального испытательного стенда Starhopper, на котором будет отрабатываться мягкое приземление сверхтяжелого космического корабля Starship.

К началу июня планы SpaceX претерпели некоторые изменения. До последнего времени предполагалось, что на Starhopper будет установлен четвертый серийный двигатель (SN4) «Раптор», который был доставлен на полигон в Техасе в пятницу. Согласно обновленным планам, этот двигатель будет использован только для примерочных испытаний, тогда как сами полеты состоятся с использованием пятого двигателя (SN5). Сейчас он находится на испытательной площадке в Макгрегоре, где должен пройти огневые испытания. Причина замены двигателя неизвестна.

Если не произойдет новых задержек, а они вполне возможны, «прыжки» Starhopper начнутся через две недели. В ходе первых полетов он будет подниматься на высоту до 20 м.

Космическая лента

Обсудить

31 мая американское космическое агентство объявило названия компаний, которые получат $250 млн за доставку научных приборов на поверхность Луны. Контракты получили Astrobotic, OrbitBeyond и Intuitive Machines. Astrobotic появилась как участник конкурса Google Lunar X-Prize и с самого начала получала технологическую поддержку НАСА. OrbitBeyond связана с еще одним участником этого конкурса – индийской командой Team Indus. Сейчас компания зарегистрирована в США. Всего в конкурсе по программе американского космического агентства CLPS (Commercial Lunar Payload Services) участвовало девять компаний.

Запуск лунной посадочной станции Z-01 компании OrbitBeyond должен состояться в сентябре 2020 года на ракете-носителе Falcon 9. Аппарат может нести до 50 кг полезной нагрузки, т. е. научных приборов и других инструментов. В первой миссии на нем будет установлено четыре прибора, а район посадки находится в Море Дождей. Компания получит от НАСА $97 млн.

Astrobotic планирует запустить свой посадочный аппарат «Пилигрим» (Peregrine) в июне 2021 года на ракете-носителе Atlas V в качестве попутной нагрузки. Посадка запланирована на июль. Аппарат доставит в Озеро Смерти на Луне до 14 приборов НАСА, за что Astrobotic получит $79,5 млн.

Наконец, техасская компания Intuitive Machines намерена запустить свою посадочную станцию Nova-C в июле 2021 года на ракете Falcon 9. Посадка на Луну в Океане Бурь или Море Ясности состоится через 6,5 суток. Аппарат будет нести четыре научных прибора. Сумма контракта – $77 млн.

НАСА пока не определило конкретные научные приборы, которые будут запущены на каждой посадочной станции, однако в феврале агентство составило список инструментов для запуска на коммерческих лунных аппаратах. Впоследствии он был сокращен до 12 позиций. Приборы будут распределены между тремя подрядчиками до конца лета.

Исследования по программе CLPS будут фокусироваться на изучении летучих веществ на поверхности Луны, в первую очередь – воды. Также будут проводиться геологические исследования и эксперименты, которые помогут подготовить возвращение людей на Луну в 2024 году по программе «Артемида».

Ожидается, что район высадки пилотируемой экспедиции будет находиться вблизи южного полюса Луны. Районы посадки всех трех коммерческих станций расположены ближе к экватору, но в ходе последующих миссий по программе CLPS может быть изучена и приполярная область спутника Земли. Сейчас НАСА прорабатывает этот вопрос и планирует составить список исследований, которые можно провести на коммерческих станциях в районе южного полюса. Агентство надеется, что на первом этапе частные аппараты будут летать на Луну до двух раз в год, но в 2023-2024 годах эта цифра вырастет до трех-четырех.

Ссылка: spacenews.com

Обсудить

Китай продолжает подготовку к запуску своей первой научной миссии по исследованию Марса. Космический аппарат должен быть запущен летом следующего года, и сейчас он находится на этапе сборки. Об этом журналу SpaceNews сообщил директор Национального центра космической науки в Пекине Ван Чи.

Китайская марсианская миссия состоит из орбитального аппарата и небольшого марсохода. Спутник будет оборудован камерой высокого разрешения, сопоставимой с камерой HiRISE на американском спутнике Марса MRO (Mars Reconnaissance Orbiter). Также на нем будет камера «среднего разрешения», радар для изучения внутреннего строения Марса, спектрометр для изучения минералогического состава поверхности, магнитометр, детекторы нейтральных и энергетических частиц.

Масса марсохода составляет всего около 240 кг. Для получения электроэнергии он будет использовать солнечные батареи. Состав научных инструментов включает еще один радар, многоспектральную камеру, приборы для изучения климата и электромагнитной среды, а также лазерный оптико-эмиссионный спектрометр.

Схема посадки марсохода включает этап первоначального торможения об атмосферу, торможение при помощи сверхзвукового парашюта и заключительный этап реактивной мягкой посадки. Испытания двигателя с регулируемой тягой, который будет использоваться для торможения, завершились в мае.

Ученые рассматривают два района посадки марсохода: Равнину Хриса (Chryse Planitia) и Равнину Исиды (Isidis Planitia). Обе находятся в северном полушарии Марса вблизи экватора.

До настоящего времени только американские исследовательские аппараты успешно работали на поверхности Марса. Помимо китайской миссии, летом 2020 года должны быть запущены очередной марсоход НАСА Mars 2020 и европейско-российская миссия «Экзомарс-2020». Она будет включать российскую посадочную платформу «Казачок» и европейский марсоход «Розалинд Франклин».

Ссылка: spacenews.com

Обсудить