С 2010 года основной целью долгосрочной программы НАСА является высадка на Марс. Более-менее определенные очертания эта цель начала приобретать весной 2015 года, когда несколько научных организаций американского космического агентства подготовили программу, получившую название Evolvable Mars Campaign. Главные идеи этой программы – использование финансирования, которое высвободится после завершения эксплуатации МКС без наращивания общего бюджета НАСА, пошаговое получение необходимых технологий и, главное, гибкость планов. Гибкость, по мнению разработчиков, позволит оставаться на пути к осуществлению полета на Марс, независимо от изменения сроков, схем полета и колебаний политического курса в США.

Официально Evolvable Mars Campaign не представлена публике до сих пор, однако в начале сентября в сети появилась презентация о текущем статусе программы (доступна только подписчикам платной секции сайта NasaSpaceFlight.com). Согласно этому документу, в Evolvable Mars Campaign рассматриваются два основных плана организации экспедиции. Оба они предполагают, что в 2033 году люди должны будут посетить спутник Марса Фобос, а в 2039 году пилотируемая экспедиция отправится к Марсу, чтобы провести на его поверхности несколько месяцев.

Различие между двумя схемами заключается в схемах доставки грузов и людей к Марсу, но не в общем масштабе. Обе схемы предполагают активную исследовательскую работу астронавтов в дальнем космосе и отличаются подавляющей монструозностью. Фактически НАСА берется за ближайшие 18-20 лет разработать большое количество сложной и дорогой техники: тяжелые электрореактивные буксиры, тяжелые межорбитальные буксиры на долгохранимом двухкомпонентном топливе (гидразин и тетраоксид азота), обитаемые модули для проживания на Фобосе, на Марсе и во время космического перелета, посадочные аппараты для обоих космических тел, исследовательские мобильные модули для передвижения людей по поверхности Фобоса и Марса и, конечно, пилотируемый корабль «Орион» и сверхтяжелую ракету-носитель SLS Блок 2 грузоподъемностью 130 т.

Прежде чем переходить к описанию планов экспедиций, необходимо отметить, что Evolvable Mars Campaign является крайне приблизительным и предварительным документом. В частности, он описывает первый облет Луны на корабле «Орион» при помощи 105-тонной ракеты SLS Блок 1B (это должен быть первый пуск ракеты этой конфигурации) в 2021 году и его повторы в 2022 и 2023 годах. Однако уже известно, что для сертификации SLS Блок 1B для пилотируемых полетов она сначала должна выполнить запуск беспилотного аппарата, а сроки первого пилотируемого полета корабля «Орион» недавно были сдвинуты с осени 2021 до весны 2023 года.

Две возможные схемы полетов к Марсу и его спутнику условно названы в Evolvable Mars Campaign как «электрореактивно-химическая» и «гибридная». Первая подразумевает, что припасы системы жизнеобеспечения и средства посадки на Марс и для работы на нем будут заранее доставлены на стабильную марсианскую орбиту при помощи электрореактивных буксиров мощностью 281 кВт каждый, что займет несколько лет, а затем к Марсу отправится пилотируемая экспедиция на обычных химических буксирах. По гибридной схеме будет построен один большой перелетный комплекс с гибридными электрореактивно-химическими буксирами мощностью 425 кВт.

По первой «электрореактивно-химической» схеме для полета людей на Фобос понадобится 10 ракет SLS Блок 2 (это 1300 тонн, выведенных на низкую орбиту Земли). Первый полет на Марс обойдется двенадцатью аналогичными ракетами, второй – десятью. Для сравнения, по оценке РКК «Энергия», для организации полета на Марс необходим перелетный комплекс массой около 400 тонн, и по сравнению с некоторыми частными предложениями (например, американского инженера Роберта Зубрина) эта оценка раньше казалась довольно расточительной.

Разработчики Evolvable Mars Campaign, впрочем, экономить не предлагают. Подготовка высадки на Фобос по «электрореактивно-химическому» плану должна начаться в 2028 году. Одна SLS должна вывести на орбиту жилой модуль для Фобоса и мобильный исследовательский аппарат для перемещения астронавтов на поверхности спутника, вторая – первый электрореактивный буксир на солнечных батареях (Solar Energy Propulsion, SEP). В 2029 году третья SLS запускает второй SEP и буксир, который потребуется для отлета от Земли. Четвертая SLS выведет корабль «Орион» с пилотируемой экспедицией для инспекции техники.

В 2030 году должна быть запущена пятая ракета с очередным электрореактивным буксиром и шестая с химическим буксиром. После этого первый космический «поезд» отправится из окололунного пространства к Фобосу. В 2031 году на двух ракетах должны быть запущены перелетный жилой модуль, буксир для его полета на орбиту Марса и буксир для отлета с его орбиты к Земле. Девятая SLS в 2033 году выведет корабль «Орион», который доставит на орбиту Луны пилотируемую экспедицию. В этом году люди должны впервые отправиться в межпланетный полет. Десятая SLS будет запущена в 2035 году с кораблем «Орион», который доставит возвратившихся астронавтов из окололунного пространства на Землю. Длительность пребывания людей в дальнем космосе составит около 500 суток. Общая масса комплекса в пространстве около Луны составит 395,5 тонн.

Подготовка марсианской экспедиции должна начаться в 2033 году с запуском первого химического буксира. В следующем году потребуется вывести в космос два посадочных аппарата на двух SLS. В 2035 году должны быть запущены третий и четвертый посадочный аппараты, а на 2036 год запланирован пуск шестой SLS с пятым посадочным аппаратом. В этом же году должен быть запущен буксир для отлета с земной орбиты, в 2037 году – буксиры для отлета от Луны и для торможения у Марса. В 2038 году пилотируемой экспедиции предстоит проинспектировать технику, в том числе вернувшийся из первого полета и хранящийся на орбите Луны (либо в точке либрации) перелетный жилой модуль. В 2039 году на трех SLS будут запущены оставшиеся буксиры и первая пилотируемая экспедиция, которая отправится к Марсу. Люди вернутся в окололунное пространство в 2042 году. Для их возвращения на Землю потребуется еще один полет корабля «Орион». Масса комплекса на окололунной орбите составит 630,7 тонны. Тем временем, формирование группировки для второго полета на поверхность Марса должно начаться в 2039 году. В этом случае старт будет возможен в 2043 году.

При использовании «гибридной» схемы полет на Фобос будет «стоить» 8 ракет-носителей, однако первая высадка на Марс потребует 14 ракет (вторая – опять же 10).

2028 год – запуск жилого модуля для Фобоса и гибридного электрореактивно-химического буксира на первой SLS, исследовательского мобильного аппарата и танкера с топливом на второй SLS. 2029 год – второй танкер и инспекционная экспедиция. 2030 год – еще две ракеты со вторым гибридным буксиром, третьим танкером и перелетным жилым модулем. В 2032 году должна быть запущена пилотируемая экспедиция (которая также доставит 15 тонн необходимых припасов). Масса в окололунном пространстве составит 339,2 т.

Подготовка к полету на Марс по этой схеме начнется в 2031 году. Ежегодными двойными пусками SLS в космос должны быть отправлены три гибридных буксира, пять посадочных аппаратов и четыре танкера с топливом. В 2038 году должны состояться инспекционная пилотируемая миссия и доставка припасов (15 тонн) на перелетный жилой модуль. В 2039 году планируется отлет к Марсу, а в 2043 году потребуется обеспечить завершающий пуск SLS с кораблем «Орион» для возвращения экипажа на Землю. Суммарная масса, доставленная к Луне, составит 574 тонны.

Сейчас рассматривается несколько конструкций марсианского взлетно-посадочного аппарата. Его вместимость может составить 18, 27 или 40 тонн, и, разумеется, выбор тяжелого аппарата приведет к изменению всей описанной выше схемы экспедиции. Общие массы аппаратов до посадки на Марс составляют 43,4, 59 и 82,2 т соответственно. Для того, чтобы обеспечить длительное проживание экипажа на поверхности Марса, потребуется минимум пять легких, три средних или два тяжелых посадочных аппарата. Ключевым фактором, влияющим на выбор размерности аппарата, является, однако, не массовая эффективность, а его размеры. Сейчас для ракеты-носителя SLS планируется разработать головной обтекатель диаметром 8,4 м и полной длиной (включая узкую часть) 19 м. Легкий вариант аппарата с большим трудом помещается в этот диаметр. 27-тонный аппарат, скорее всего, в него не поместится, а для тяжелой версии потребуется обтекатель диаметром не менее 10 м. Впрочем, если посадочные аппараты придется запускать одновременно с электрореактивными буксирами, поместить их под обтекатель станет еще сложнее.

Обсудить

После небольшой задержки, на техасском полигон компании SpaceX состоялись статические огневые испытания первой ступени ракеты-носителя Falcon 9. Включенные на полную мощность форсированные двигатели Merlin-1D проработали 15 секунд. Включение полной длительности (30 с) запланировано на октябрь, а сама ракета, как ожидается, должна будет вывести на орбиту спутник связи SES-9 17-20 ноября и тем самым ознаменовать возвращение ракет Falcon 9 к полетам после июньской аварии. Тем не менее, точная дата пуска пока не известна. Выступая в Берлине на днях, основатель компании SpaceX Илон Маск заявил, что до возобновления полетов ракеты остается 6-8 недель.

Список изменений в новой версии Falcon 9 можно посмотреть здесь.

Космическая лента

Обсудить

На прошлой неделе стало известно, что запуск научно-исследовательской миссии «Экзомарс-2016» состоится не в январе, а в марте 2016 года. Ракету-носитель «Протон-М», которую предполагалось использовать для этой цели, теперь применят в коммерческом запуске. Причиной переноса, – который, все еще, как отмечает Европейское космическое агентство, попадает в пусковое окно, – стали дефектные манометры, установленные в демонстрационном посадочном аппарате EDM (Скиапарелли).

Как пишет SpaceNews.com, партия некачественных деталей повлияла на планы запуска примерно полудюжины космических аппаратов. Орбитальный зонд для изучения Меркурия BepiColombo (2017) проблема не затронула, поскольку в нем установлены датчики из предыдущей партии. В более поздних научных миссиях Solar Orbiter и Cheops придется проводить замену дефектных деталей. Cheops – космическая обсерватория для поиска экзопланет, а Solar Orbiter – еще один космический аппарата для наблюдения солнечной активности. Их запуск запланирован на 2017 и 2018 годы. Работа по замене датчиков также коснется навигационных спутников Галилео, малой телекоммуникационный платформы SmallGeo, спутника дистанционного зондирования Земли EarthCare и грузового корабля для снабжения МКС Cygnus («Лебедь»). Как бы то ни было, подчеркивает ЕКА, главное – что ни один космический аппарат не был запущен до обнаружения проблемы.

Рольф де Роот, глава координационного офиса ЕКА по автоматическим исследовательским станциям, заявляет, что космический аппарат «Экзомарс-2016» прибудет к Марсу в конце октября 2016 года, как и планировалось изначально. Он также отметил, что новое расписание полета должно быть утверждено 24 сентября на встрече представителей ЕКА и Роскосмоса в нидерландском городе Нордвик. Предварительно, запуск состоится между 14 и 25 марта.

Дефектные манометры в посадочном модуле EDM отвечают за контроль давления в баках гелия и в топливных баках гидразина. ЕКА приняла решение просто изъять их из космического аппарата, а не проводить замену, поскольку датчики не играют критической роли в работе EDM. «Мы изучили риск, связанный с проблемными датчиками, и сочли его неприемлемым». – сказал Роот в интервью 22 сентября. – «Они создавали угрозу неудачи при посадке в 2016 году». «Это не было проблемой, которую обнаружили в ходе испытаний. Поставщик датчиков сам обратил внимание генерального подрядчика [Thales Alenia Space] на дефект сварочной машины, который мог привести к образованию трещин в датчиках».

Де Роот отметил, что у переноса есть и небольшой положительный эффект. У разработчиков космического аппарата появилось время, чтобы установить цветную камеру CaSSIS на орбитальный модуль в сборочном комплексе в Риме, а не прямо на космодроме.

Ссылка: spacenews.com

Обсудить

Исследовательский космический аппарат «Розетта» продолжает вести наблюдения за кометой 67P/Чурюмова-Герасименко, которая пролетела мимо Солнца 13 августа и сейчас продолжает постепенно удаляться от нашей звезды. Тем временем, ученые публикуют первые статьи по собранным за последние месяцы данным.

Зонд «Розетта» прибыл к комете 67P в августе 2014 года и с тех пор проводил регулярные наблюдения ее поверхности. По мере сближения с Солнцем, активность кометы постепенно возрастала. Космический аппарат уже сфотографировал выбросы газа и быстрые вспышки, сопровождавшиеся испарением водяного льда. В июне 2015 года, за два месяца до прохождения перигелия, ученые начали наблюдать резкие изменения поверхности на одном из экваториальных регионов, который носит название Имхотеп.

Имхотеп – регион с достаточно ровной поверхностью, покрытый мелкозернистым материалом и булыжниками. Он сразу заинтересовал ученых. «Мы внимательно наблюдали за регионом Имхотеп с августа 2014 года, и до конца мая 2015 года не замечали никаких изменений поверхности в масштабах более десятой метра». – говорит Оливьер Груссин, астроном из Лаборатории астрофизики в Марселе, работающий в команде, занимающейся изучением данных спектрометра OSIRIS на борту «Розетты». – “Затем, в одно утро, мы заметили, что что-то случилось: поверхность Имхотепа начала радикально изменяться. Этот процесс продолжался достаточно длительное время».

Первые свидетельства изменений были зафиксированы на снимке узконаправленной камеры OSIRIS 3 июня. Последующая съемка показала, что появившийся на поверхности провал быстро разрастается. Ко 2 июля он начал сливаться с другим провалом и достиг размеров приблизительно 220x140 м, а рядом с ним возникла еще одна неровность. 11 июля все три углубления объединились в один большой провал. В другой части региона Имхотеп начали расти два новых аналогичных объекта.

«Эти поразительные изменения происходили очень быстро, края поверхностных объектов расширялись на десятки сантиметров в час. Такая скорость подчеркивает сложность происходящих в регионе процессов». – отмечает Оливьер.

Несомненно, основным двигателем изменений поверхности является сублимация находящихся под верхним слоем пыли летучих соединений. Это подтверждается мультиспектральной съемкой региона и границ проседающих областей. Скорость развития процессов, однако, оказалась неожиданной для ученых, которые ожидали, что углубления будут расти приблизительно в десять раз медленнее. Поэтому астрономы считают, что в изменении рельефа региона Имхотеп принимали участие сразу несколько процессов.

Простейшее объяснение гласит, что покрывающие поверхность кометы породы могут быть очень слабыми. В результате, кристаллизация аморфного льда (или разрушение клатратов) выделяет достаточно энергии для быстрого разрушения хрупких пород. Кроме того, ускоренной эрозии может способствовать быстрый исход из-под поверхности кометы газов – водяного, углекислого и монооксида углерода. Тем не менее, свидетельства повышенного пылевыделения в регионе Имхотеп на снимках OSIRIS не были найдены. Поэтому маловероятно, что образованию провалов способствовало выделение малых (микронных размеров) пылевых частиц. Однако существует возможность того, что аналогичное количество массы было выброшено более крупными (миллиметрового размера) частицами. Такие частицы отражают меньше света, и их сложнее обнаружить спектрометром OSIRIS. Наконец, поспособствовать быстрому росту провалов могло и падение выброшенного вещества обратно на комету.

Ссылка: blogs.esa.int

Обсудить

Еженедельник «Коммерсант-Деньги» сообщает о том, что Минфин потребовал от Роскосмоса сократить Федеральную космическую программу на ближайшие 10 лет на дополнительные 8%. Это уже второе урезание финансирования космонавтики.

Первая версия проекта ФКП, направленная в правительство осенью 2014 года, предполагала, что космонавтика с 2016 до 2025 годы получит 2,1 трлн рублей государственного финансирования и до 300 млрд из негосударственных источников. Эта программа, предусматривающая начало разработки сверхтяжелой ракеты, электрореактивного буксира с ядерным реактором и многих других амбициозных проектов, была отклонена. В апреле 2015 года был составлен новый проект ФКП, подготовленный под контролем Объединенного научно-технического совета Роскосмоса и ОРКК. В нем финансирование космонавтики было сокращено до 2 трлн. Из проекта фактически вычеркнули сверхтяжелую ракету, а «ядерный буксир» и перспективная орбитальная инфраструктура остались только в виде научно-исследовательских работ. Было сокращено количество разрабатываемых научно-исследовательских станций. С другой стороны, в ФКП добавили ракету-носитель «Ангара-А5В» повышенной грузоподъемностью для использования в перспективной пилотируемой программе.

Новая версия ФКП, упоминаемая журналом «Коммерсант-Деньги», должна будет рассчитывать только на 1,8 трлн рублей. В среднем это 180 млрд в год (2,7 млрд долларов – в два раза ниже, чем в 2012-2013 году), причем предполагается постепенный рост бюджета от начала к концу действия ФКП. Другими словами, в ближайшие годы Роскосмос будет получать существенно ниже среднего арифметического.

«Коммерсант-Деньги» не пишет, какие проекты могут быть отменены при дополнительном урезании расходов на 200 млн. По словам анонимного источника журнала, в космической программе не осталось проектов, которые можно было бы закрыть. С этим утверждением можно поспорить, поскольку без некоторых программ, включая утяжеленную «Ангару» и новый пилотируемый корабль, Роскосмос вполне мог бы прожить. Тем не менее, если верить источнику журнала, скорее всего, речь будет идти об общем снижении финансирования неприкладных программ и очередном переносе сроков их реализации. Такой подход позволит сохранить перспективные проекты, находящиеся на значительной стадии готовности. С другой стороны, он создает опасность того, что выделяемых денег не будет хватить даже на ползучее развитие проектов. В результате, к 2026 году, когда, теоретически, финансирование сможет увеличиться, разработку некоторых космических аппаратов проще будет начать с нуля. Кроме того, растягивание разработки на большие сроки в космонавтике зачастую сказывается на надежности техники и успешности ее работы.

Ссылка: www.kommersant.ru

Обсудить

На прошлой неделе нидерландская компания SES подтвердила, что ее спутник будет запущен на орбиту первой ракетой Falcon 9 после произошедшей в июне аварии. Предварительно запуск намечен на 17 ноября. Ракета Falcon 9, предназначенная для этого пуска, уже доставлена на испытательный комплекс SpaceX в штате Техас. Сообщалось, что в начале сентября должны начаться огневые испытания первой ступени. Однако до конца прошлой недели первый прожиг так и не состоялся. По слухам, это связано с техническими сложностями на обновленном испытательном комплексе.

Между тем, речь идет не просто о возвращении к полетам ракеты Falcon 9, а о начале полетов ее новой модификации. Компания SpaceX предпочитает не заострять на этом внимание, но конструкция ракеты претерпела существенные изменения. Ее реальная грузоподъемность увеличилась на треть. Формальные характеристики Falcon 9 – способность выводить 13,1 т на низкую орбиту Земли и до 4,8 на геопереходную – не изменились, но они теперь указаны с учетом многоразового использования первой ступени. Новый Falcon имеет достаточно топлива, чтобы обеспечить возврат первой ступени на Землю даже при запусках на высокие геопереходные орбиты.

Falcon 9, неофициально называемый Falcon 9 v1.2, получил форсированные на 33% двигатели Merlin-1D. Инженерам пришлось изменить расстояние между расположенными по октаэдру двигателями первой ступени. Была усилена конструкция первой ступени и переходного соединительного отсека между ступенями. Существенные изменения претерпела и система разделения ступеней. Наконец, выросла длина баков второй ступени. Установленный на ней вакуумный двигатель Merlin получил сопло увеличенной длины. В результате его тяга также изменилась в большую сторону. Модернизация коснулась и систем, предназначенных для возврата первой ступени. На новой ракете будут установлены посадочные опоры и решетчатые стабилизирующие крылья новой конструкции.

Ссылка: spacenews.com

Обсудить

Вчера НАСА объявило, что проект пилотируемого корабля «Орион» (Orion) преодолел очередной этап разработки – Точку принятия ключевого решения C (Key Decision Point C, KDP-C). Представители американского космического агентства сообщили, что второй запуск корабля в рамках Исследовательской миссии №2 (Exploration Mission 2) состоится «не позднее начала 2023 года». В прошлом миссия была назначена на конец 2021 года. Эта дата не изменилась – она сохраняется с формулировкой «не ранее чем». Это стандартная формулировка для американских космических запусков, поэтому пока формально полет не был перенесен. Тем не менее, фактически можно говорить о том, что он состоится на полтора года позже, чем ожидалось в прошлом. Такой исход нельзя назвать неожиданным.

Корабль «Орион» разрабатывается корпорацией Lockheed Martin с 2007 года. Изначально он предназначался для полетов на Луну в рамках программы «Созвездие» (Constellation) и, дополнительно, для запусков людей на МКС. Космический аппарат должен был стать увеличенной и современной версией «Аполлона» – с большим двигательным модулем, с посадкой на сушу на надувные амортизаторы и другими новшествами. Постепенно проект упрощался. Диаметр «Ориона» потерял полметра. Он возвращается на воду, как и другие американские корабли 40-50 лет назад. Служебный модуль «Ориона», разрабатываемый ЕКА, будет в два раза меньше, чем предполагалось изначально. Сейчас доставка экипажей на МКС упоминается только в качестве потенциальной возможности корабля.

Первый запуск командного отсека корабля «Орион» состоялся 5 декабря 2014 года. Ракета-носитель Дельта IV Хэви вывела его на высокую орбиту Земли. Аппарат сделал два витка вокруг планеты, а затем вернулся и приземлился на парашютах в Тихий океан. Несмотря на отдельные выявленные недостатки, испытания признаны успешными. Следующий полет – уже не спускаемого аппарата, а полнофункционального корабля – состоится в ноябре 2018 года, и эта дата вряд ли изменится. Космический корабль в рамках Исследовательской миссии №1 без астронавтов на борту должен будет облететь Луну и вернуться на Землю. Второй полет «Ориона», который НАСА откладывает на 2023 год, является пилотируемым повтором миссии 2018 года. Третья экспедиция в дальний космос пока ожидается «не ранее 2025 года». Во время этого полета астронавты должны будут посетить булыжник диаметром несколько метров, предварительно доставленный на орбиту Луны автоматическим зондом.

К настоящему моменту на разработку «Ориона» потрачено 10 млрд долларов. Суммарные затраты на проект к 2023 году составят более 17 млрд долларов.

По словам помощников директора НАСА Роберта Лайтфута и его коллеги, курирующего пилотируемые полеты Уильяма Герстенмайера, перенос даты пилотируемого запуска корабля не связан с нехваткой финансирования или выявленными техническими проблемами. В будущем, однако, технические сложности могут возникнуть, и именно их закладывают в планы специалисты НАСА. Лайтфут отдельно отметил потенциальные проблемы, которые могут возникнуть при проверках повторно используемого оборудования спускаемых аппаратов корабля. Герстенмайер упомянул возможное изменение устройства панелей, составляющих корпус командного отсека. Между тем, хотя об этом никто не упоминал, перенос даты пилотируемого полета уже давно ожидался, и он был связан с корректировкой планов разработки сверхтяжелой ракеты SLS (Space Launch System). Поскольку НАСА форсировало переход к более мощной 105-тонной конфигурации ракеты, в 2021 году SLS лишь начнет свои летные испытания. Необходимо совершить как минимум один ее пуск, прежде чем ракету можно будет сертифицировать для пилотируемых полетов. В качестве возможной полезной нагрузки для первого пуска назывался исследовательский зонд Europa Clipper, запуск которого ожидается в 2022 году.

После закрытия программы «Созвездие» представители НАСА часто называют корабль «Орион» средством доставки людей на Марс (разумеется, в составе более крупного экспедиционного комплекса). Уильям Герстенмайер намекнул, что корабль будет играть важную роль на начальном и конечном этапах экспедиции. Он также заявил, что корабль пригодится при накоплении опыта работы в дальнем космосе – ожидается, что для этого астронавты НАСА будут совершать полеты в окололунное пространство. Любопытно, что NasaSpaceFlight.com, ссылаясь на последние версии внутренних документов НАСА, пишет, что вряд ли сам «Орион» будет совершать полеты планете в составе экспедиционного комплекса.

Обсудить