Краткий план покорения вселенной. Прогноз развития космонавтики до XXII века Космических баз будущего на земле

В 2011 году США прекратили эксплуатацию комплекса Space Transportation System с многоразовым кораблем Space Shuttle, в результате чего единственным средством доставки космонавтов на Международную космическую станцию стали российские корабли семейства «Союз». В течение нескольких следующих лет такая ситуация будет сохраняться, а после ожидается появление новых кораблей, способных конкурировать с «Союзами». Новые разработки в области пилотируемой космонавтики создаются как в нашей стране, так и за рубежом.

Российская «Федерация»

За последние десятилетия российская космическая отрасль несколько раз предпринимала попытки создания перспективного пилотируемого корабля, пригодного для замены «Союзов». Однако эти проекты до сих пор не привели к ожидаемым результатам. Самой новой и многообещающей попыткой заменить «Союз» является проект «Федерация», предлагающий строительство многоразовой системы в пилотируемом и грузовом исполнении.

Макеты корабля "Федерация". Фото Wikimedia Commons

В 2009 году ракетно-космическая корпорация «Энергия» получила заказ на проектирование космического аппарата, обозначенного как «Перспективная пилотируемая транспортная система». Название «Федерация» появилось только через несколько лет. До недавнего времени РКК «Энергия» занималось разработкой требуемой документации. Строительство первого корабля нового типа началось в марте прошлого года. Вскоре готовый образец приступит к испытаниям на стендах и полигонах.

В соответствии с последними оглашенными планами, первый космический полет «Федерации» состоится в 2022 году, и корабль отправит на орбиту груз. На 2024-й запланирован первый полет с экипажем на борту. Уже после проведения требуемых проверок корабль сможет выполнить более смелые миссии. Так, во второй половине следующего десятилетия могут состояться беспилотный и пилотируемый облеты Луны.

Корабль, состоящий из многоразовой возвращаемой грузопассажирской кабины и одноразового агрегатно-двигательного отсека, сможет иметь массу до 17-19 т. В зависимости от поставленных целей и полезной нагрузки, он сможет брать на борт до шести космонавтов или 2 т груза. При возвращении в спускаемом аппарате может находиться до 500 кг груза. Известно о проработке нескольких версий корабля для решения разных задач. Имея соответствующую конфигурацию, «Федерация» сможет отправлять на МКС людей или грузы, либо работать на орбите самостоятельно. Также корабль предполагается использовать в будущих полетах к Луне.

Американская космическая отрасль, несколько лет назад оставшаяся без «Шаттлов», возлагает большие надежды на перспективный проект Orion, представляющий собой развитие идей закрытой программы Constellation. К разработке этого проекта привлечены несколько ведущих организаций, как американских, так и зарубежных. Так, за создание агрегатного отсека отвечает Европейское космическое агентство, а строить такие изделия будет компания Airbus. Американская наука и промышленность представлены агентством NASA и компанией Lockheed Martin.

Макет корабля Orion. Фото NASA

Проект «Орион» в его нынешнем виде был запущен в 2011 году. К этому времени НАСА успело выполнить часть работ по программе Constellation, но от нее пришлось отказаться. Определенные наработки перешли из этого проекта в новый. Уже 5 декабря 2014 года американским специалистам удалось провести первый испытательный запуск перспективного корабля в беспилотной конфигурации. Новые запуски пока не проводились. В соответствии с установленными планами, авторы проекта должны завершить необходимые работы, и только после этого можно будет начать новый этап испытаний.

Согласно актуальным планам, новый полет корабля Orion в конфигурации космического грузовика состоится только в 2019 году, после появления ракеты-носителя Space Launch System. Беспилотная версия корабля должна будет работать с МКС, а также выполнить облет Луны. С 2023 года на борту «Орионов» будут присутствовать астронавты. На вторую половину следующего десятилетия запланированы пилотируемые полеты большой продолжительности, в том числе с облетом Луны. В дальнейшем не исключается возможность использования системы Orion в марсианской программе.

Корабль с максимальной стартовой массой 25,85 т получит герметичный отсек объемом чуть менее 9 куб.м, что позволит ему перевозить достаточно крупные грузы или людей. На орбиту Земли можно будет доставлять до шести человек. «Лунный» экипаж будет ограничен четырьмя астронавтами. Грузовая модификация корабля будет поднимать до 2-2,5 т с возможностью безопасного возвращения меньшей массы.

CST-100 Starliner

В качестве альтернативы для корабля Orion может рассматриваться аппарат CST-100 Starliner, разрабатываемый компанией Boeing в рамках программы NASA Commercial Crew Transportation Capability. Проект предусматривает создание пилотируемого корабля, способного доставлять на орбиту и возвращать на землю несколько человек. За счет ряда особенностей конструкции, в том числе связанных с одноразовым применением техники, предполагается оснастить корабль сразу семью местами для астронавтов.

CST-100 на орбите, пока лишь в представлении художника. Рисунок NASA

«Старлайнер» создается с 2010 года компаниями Boeing и Bigelow Aerospace. Проектирование заняло несколько лет, и в середине текущего десятилетия предполагалось осуществить первый запуск нового корабля. Тем не менее, в связи с некоторыми затруднениями, испытательный старт несколько раз переносили. Согласно недавнему решению NASA, первый старт корабля CST-100 с грузом на борту должен состояться в августе текущего года. Кроме того, «Боинг» получил разрешение на выполнение пилотируемого полета в ноябре. По всей видимости, перспективный корабль в самое ближайшее время будет готов к испытаниям, и новые изменения графика уже не понадобятся.

От других проектов перспективных пилотируемых космических кораблей американской и зарубежной разработки «Старлайнер» отличается более скромными целями. По задумке создателей, этот корабль должен будет доставлять людей на МКС или на другие перспективные станции, разрабатываемые в настоящее время. Полеты за пределы земной орбиты не планируются. Все это снижает требования к кораблю и, как следствие, позволяет добиться заметной экономии. Меньшая стоимость проекта и сокращенные расходы на доставку астронавтов могут быть неплохим конкурентным преимуществом.

Характерной чертой корабля CST-100 являются достаточно большие размеры. Обитаемая капсула будет иметь диаметр чуть более 4,5 м, а полная длина корабля превысит 5 м. Полная масса – 13 т. Следует отметить, что крупные габариты будут использоваться для получения максимального внутреннего объема. Для размещения аппаратуры и людей разработан герметичный отсек объемом 11 куб.м. В нем можно будет установить семь кресел для астронавтов. В этом отношении корабль Starliner – если ему удастся дойти до эксплуатации – может стать одним из лидеров.

Dragon V2

Несколько дней назад агентство НАСА также определило сроки новых испытательных полетов космических кораблей от компании SpaceX. Так, на декабрь 2018 года назначен первый тестовый запуск пилотируемого корабля типа Dragon V2. Это изделие представляет собой переработанный вариант уже используемого «грузовика» Dragon, способный перевозить людей. Разработка проекта началась достаточно давно, но только сейчас он приближается к испытаниям.

Макет корабля Dragon V2 dj время презентации. Фото NASA

Проект Dragon V2 предусматривает использование переработанного грузового отсека, адаптированного для перевозки людей. В зависимости от требований заказчика, как утверждается, такой корабль сможет поднимать на орбиту до семи человек. Подобно своему предшественнику, новый «Дракон» будет многоразовым, и сможет совершать новые полеты после небольшого ремонта. Разработка проекта ведется в течение нескольких последних лет, но испытания еще не начались. Только в августе 2018 года SpaceX впервые запустит Dragon V2 в космос; этот полет пройдет без астронавтов на борту. Полноценный пилотируемый полет, в соответствии с указаниями NASA, запланирован на декабрь.

Компания SpaceX известна своими смелыми планами в отношении любых перспективных проектов, и пилотируемый космический корабль не является исключением. Сначала Dragon V2 предполагается использовать только для отправки людей на МКС. Также возможно использование такого корабля в самостоятельных орбитальных миссиях продолжительностью до нескольких суток. В отдаленном будущем планируется отправить корабль к Луне. Более того, с его помощью хотят организовать новый «маршрут» космического туризма: аппараты с пассажирами на коммерческой основе будут совершать облет Луны. Впрочем, это все пока является делом отдаленного будущего, а сам корабль еще даже не успел пройти все необходимые испытания.

При средних размерах корабль Dragon V2 имеет герметичный отсек объемом 10 куб.м и 14-кубовый отсек без герметизации. По данным компании-разработчика, он сможет доставлять на МКС чуть более 3,3 т груза и возвращать на Землю 2,5 т. В пилотируемой конфигурации в кабине предлагается устанавливать семь кресел-ложементов. Таким образом, новы «Дракон» сможет, как минимум, не уступать конкурентам по характеристикам грузоподъемности. Преимущества экономического характера предлагается получить за счет многоразового использования.

Космический корабль Индии

Вместе со странами-лидерами космической отрасли свои варианты пилотируемых космических кораблей пытаются создать и другие государства. Так, в ближайшем будущем может состояться первый полет перспективного индийского корабля с космонавтами на борту. Индийская организация космических исследований (ISRO) с 2006 года работает над собственным проектом корабля, и уже выполнила часть требуемых работ. По неким причинам, этот проект еще не получил полноценного обозначения и пока известен как «космический аппарат от ISRO».

Перспективный индийский корабль и его носитель. Рисунок Timesofindia.indiatimes.com

Согласно известным данным, новый проект ISRO предусматривает строительство сравнительно простого, компактного и легкого пилотируемого аппарата, похожего на первые корабли зарубежных стран. В частности, имеется определенное сходство с американской техникой семейства Mercury. Часть проектных работ была завершена еще несколько лет назад, и 18 декабря 2014 года состоялся первый запуск корабля с балластным грузом. Когда новый корабль доставит на орбиту первых космонавтов – неизвестно. Сроки этого события несколько раз смещались, и пока данные на этот счет отсутствуют.

Проект ISRO предлагает строительство капсулы массой не более 3,7 т с внутренним объемом в несколько кубических метров. С ее помощью планируется доставлять на орбиту трех космонавтов. Заявлена автономность на уровне недели. Первые миссии корабля будут связаны с нахождением на орбите, маневрированием и т.д. В дальнейшем индийские ученые планируют парные запуски со встречей и стыковкой кораблей. Впрочем, до этого пока еще далеко.

После освоения полетов на околоземную орбиту Индийская организация космических исследований предполагает создать несколько новых проектов. В планах создание многоразового корабля нового поколения, а также пилотируемые полеты к Луне, которые, вероятно, будут выполняться при сотрудничестве с зарубежными коллегами.

Проекты и перспективы

Перспективные пилотируемые космические корабли сейчас создаются в нескольких странах. При этом речь идет о разных предпосылках к появлению новых кораблей. Так, Индия намерена разработать первый собственный проект, Россия собирается заменить имеющиеся «Союзы», а Соединенные Штаты нуждаются в отечественных кораблях с возможностью перевозки людей. В последнем случае проблема проявляется так ярко, что NASA вынуждено разрабатывать или сопровождать сразу несколько проектов перспективной космической техники.

Несмотря на разные предпосылки к созданию, перспективные проекты почти всегда имеют схожие цели. Все космические державы собираются поставить в эксплуатацию новые собственные пилотируемые корабли, пригодные, как минимум, для орбитальных полетов. Одновременно с этим большая часть нынешних проектов создается с учетом достижения новых целей. После тех или иных доработок некоторые из новых кораблей должны будут выйти за пределы орбиты и отправиться, как минимум, к Луне.

Любопытно, что большая часть первых запусков новой техники запланирована на один и тот же период. С конца текущего десятилетия и до середины двадцатых годов сразу несколько стран намерены проверить на практике свои новейшие разработки. В случае получения желаемых результатов космическая отрасль заметно изменится к концу следующего десятилетия. Кроме того, благодаря предусмотрительности разработчиков новой техники, космонавтика получит возможность не только работать на орбите Земли, но и совершать полеты к Луне или даже готовиться к более смелым миссиям.

Перспективные проекты пилотируемых космических кораблей, создаваемых в разных странах, еще не успели дойти до стадии полноценных испытаний и полетов с экипажем на борту. Тем не менее, уже в этом году состоится несколько таких запусков, и в будущем такие полеты продолжатся. Развитие космической отрасли продолжается и дает желаемые результаты.

По материалам сайтов:
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://energia.ru/
http://space.com/
https://roscosmos.ru/
https://nasa.gov/
http://boeing.com/
http://spacex.com/
http://hindustantimes.com/

К моменту высадки на Луну в 1969 году многие люди думали, что к началу 21 века космические путешествия станут обычным делом, мы сможем посещать другие планеты в нашей Солнечной системе и, возможно, даже рискнем отправиться в межзвездное пространство. К сожалению, такое будущее еще не наступило. Более того, люди вообще стали задаваться вопросом, нужны ли нам космические путешествия. Может быть, стоит оставить освоение космоса частным компаниям?

Но те, кто долгое время мечтал о том, что люди станут космической цивилизацией, утверждают, что предоставит хорошие преимущества и здесь, на Земле, в областях вроде здравоохранения, горнодобывающей промышленности и безопасности. Вдохновение тоже будет. Вот несколько наиболее убедительных аргументов для продолжения освоения космоса.

Защита от разрушительного астероида

Если мы не хотим однажды встретить судьбу динозавров, нам нужно защитить себя от угрозы попадания большого астероида. По данным NASA, примерно раз в 10 000 лет каменный или железный астероид размером с футбольное поле может врезаться в поверхность нашей планеты и вызвать цунами, возможно, достаточно большие, чтобы затопить прибрежные районы.

Но на деле бояться нужно настоящих монстров - астероидов в 100 метров в поперечнике или больше. Столкновение с таким гигантом вызовет огненный шторм из нагретых осколков и заполнит атмосферу пылью, блокирующей свет солнца, что уничтожит наши леса и поля. Если кто и выживет, он будет серьезно голодать. Мудро финансируемая космическая программа позволила бы нам обнаружить опасный объект задолго до того, как он поразит Землю, и отправить космический аппарат, который смог бы с помощью направленного взрыва направить астероид на другой курс.

Оно приведет к великим изобретениям

Очень много устройств, материалов и процессов, изначально разработанных для космической программы, нашли применение на Земле - их было так много, что у NASA появился офис, который ищет способы перепрофилирования космических технологий в продукты. К примеру, все мы знакомы с сухой заморозкой еды, но есть и другие варианты. В 1960-х ученые NASA разработали пластик, покрытый металлическим отражающим материалом. При использовании в одеяле он отражает 80% тепла тела его хозяину - это помогает жертвам катастрофы и пост-марафонцам оставаться в тепле.

Еще более интересной и ценной новинкой стал нитинол - гибкий, но упругий сплав, разработанный для того, чтобы спутники могли расправляться после того, как их упаковали в ракету. Сегодня ортодонты оснащают пациентов скобами, сделанными из этого материала.

Оно будет полезно для здоровья

Международная космическая станция породила множество медицинских инноваций, которые нашли применение на Земле, например, способ доставки противораковых лекарств непосредственно к опухоли; устройство, которое позволяет медсестре проводить УЗИ и передавать результаты врачу за тысячи километров; роботизированный манипулятор, который может выполнять сложную операцию внутри аппарата МРТ.

Ученые NASA, стремясь защитить астронавтов от потери костной и мышечной массы в условиях микрогравитации космоса, также помогли фармацевтической компании испытать Prolia, препарат, который сегодня может спасти пожилых людей от остеопороза. Легче было испытать лекарство на астронавтах, которые теряют 1,5% костной массы каждый месяц, нежели на пожилой женщине на Земле, которая теряет 1,5% ежегодно из-за остеопороза.

Исследование космоса - источник вдохновения

Если мы хотим, чтобы наши дети в этом мире стремились стать великими учеными и инженерами, а не рэперами, ведущими реалити-шоу или финансовыми магнатами, очень важно вдохновить их на правильную деятельность.

«Я могу стоять перед восьмиклассниками и говорить: кто хочет стать аэрокосмическим инженером, который построит самолет на 20% более энергоэффективный, чем тот, на котором летали ваши родители? Но это не работает. Однако если я спрошу: кто хочет быть аэрокосмический инженером, который спроектирует самолет, который будет ориентироваться в разреженной атмосфере Марса? Я получу лучших учеников в классе».

Это важно для государственной безопасности

Ведущие мировые страны должны обнаруживать и предотвращать враждебные намерения или террористические группы, которые могут развернуть оружие в космосе или атаковать навигационные, коммуникационные спутники и спутники наблюдения. И хотя США, Россия и Китай в 1967 году заключили договор о неприкосновенности территории в космосе, на нее могут позариться другие страны. И не факт, что договоры прошлого можно пересмотреть.

Даже если эти ведущие страны в большей части освоят ближайший космос, им нужно будет быть уверенными в том, что компании могут добывать полезные ископаемые на Луне или астероидах, не переживая, что их будут терроризировать или узурпировать. Очень важно настроить дипломатические каналы в космосе, с возможным военным использованием.

Нам нужно космическое сырье

В космосе есть золото, серебро, платина и другие ценные вещества. Много внимания привлекли мероприятия частных компаний, которые предусматривают добычу полезных ископаемых на астероидах, но космическим шахтерам не придется далеко ходить, чтобы найти богатые ресурсы.

Луна, к примеру, является потенциально прибыльным источником гелия-3 (используется для МРТ и в качестве потенциального топлива для атомных электростанций). На Земле гелий-3 настолько редкий, что его цена достигает 5000 долларов за литр. Также Луна может быть потенциально богатой редкоземельными элементами вроде европия и тантала, которые пользуются большим спросом для использования в электронике, солнечных панелях и других продвинутых устройствах.

Государства могут мирно работать вместе

Ранее мы уже упомянули о зловещей угрозе международного конфликта в космосе. Но все может быть и мирно, если вспомнить о сотрудничестве разных стран на Международной космической станции. Космическая программа США, например, позволяет другим странам, большим и не очень, объединять свои усилия в исследовании космоса.

Международное сотрудничество на поле космоса будет исключительно взаимовыгодным. С одной стороны, большие расходы были бы распределены на всех. С другой - это помогло бы установить тесные дипломатические отношения между странами и создать новые рабочие места для обеих сторон.

Оно помогло бы ответить на большой вопрос

Почти половина людей на Земле считает, что где-то в космосе есть жизнь. Четверть из них думает, что инопланетяне уже посещали нашу планету.

Однако все попытки найти в небе признаки других существ оказывались бесплодными. Возможно, потому что земная атмосфера мешает сообщениям доходить до нас. Вот почему те, кто занимается поиском внеземных цивилизаций, готовы разворачивать еще больше орбитальных обсерваторий вроде космического телескопа Джеймса Вебба. Этот спутник будет запущен в 2018 году и сможет искать химические признаки жизни в атмосферах далеких планет за пределами нашей Солнечной системы. Это только начало. Возможно, дополнительные космические усилия помогут нам, наконец, ответить на вопрос, одиноки ли мы.

Людям нужно утолять жажду исследований

Наши первобытные предки распространились из Восточной Африки по всей планете, и с тех пор мы не останавливаем движением. Мы ищем свежие территории за пределами Земли, поэтому единственный способ утолить это первобытное желание - отправиться в межзвездное путешествие на несколько поколений.

В 2007 году бывший администратор NASA Майкл Гриффин (на фото выше) провел различие между «приемлемыми причинами» и «реальными причинами» освоения космоса. Приемлемые причины могли бы включать экономические и национальные преимущества. Но реальные причины будут включать такие понятия, как любопытство, соревнование и создание наследия.

«Кто из нас не знаком с этим чудесным волшебным трепетом, когда мы видим что-нибудь новое, даже по телевизору, что никогда не видели раньше? - говорил Гриффин. - Когда мы делаем что-то ради реальных причин, не довольствуясь приемлемыми, мы производим наши лучшие достижения».

Нам нужно колонизировать космос, чтобы выжить

Наша способность выводить спутники в космос помогает нам наблюдать и бороться с насущными проблемами на Земле, от лесных пожаров и разливов нефти до истощения водоносных горизонтов, которые нужны людям для снабжения питьевой водой.

Но наш рост населения, жадность и легкомыслие приводят к серьезным экологическим последствиям и повреждениям нашей планеты. Оценки 2012 года говорили о том, что Земля сможет выдержать от 8 до 16 миллиардов человек - а ее население уже перешагнуло отметку в 7 миллиардов. Возможно, нам нужно быть готовыми к колонизации другой планеты, и чем быстрее, тем лучше.

Вступительная заставка сериала «Пространство»: схематичное изображение распространения человечества по Солнечной системе

Я подготовил для журнала «Популярная механика» небольшую статью - прогноз развития космонавтики. В материал «5 сценариев будущего» (№ 4, 2016) вошла лишь малая часть статьи - всего один абзац:) Публикую полную версию!

Часть первая: ближайшее будущее — 2020-2030

В начале нового десятилетия человек вернется в окололунное пространство, в ходе осуществления программы NASA «Гибкий путь» (Flexible Path). Новая американская сверхтяжелая ракета Space Launch System (SLS), первый пуск которой запланирован на 2018 год, в этом поможет. Полезная нагрузка — 70 т на первом этапе, до 130 т на последующих. Напомню, у российского «Протона» полезная нагрузка лишь 22 т, у новой «Ангары-А5» — около 24 т. В США также строится государственный космический корабль Orion.

SLS
Источник: NASA

Американские частники обеспечат доставку астронавтов и грузов на МКС. Вначале два корабля — Dragon V2 и CST-100, затем подтянутся и другие (возможно, крылатые — например, Dream Chaser не только в грузовом, но и в пассажирском варианте).

МКС будут эксплуатировать как минимум до 2024 года (возможно и дольше, особенно российский сегмент).

Затем NASA объявит конкурс на новую околоземную базу, в котором победит, вероятно, Bigelow Aerospace с проектом станции с надувными модулями.

Можно прогнозировать к концу 2020-х годов наличие на орбите нескольких частных пилотируемых орбитальных станций различного назначения (от туризма до орбитальной сборки спутников).

С использованием тяжелой ракеты (с грузоподъемностью немного больше 50 т, иногда ее классифицирует как сверхтяжелую) Falcon Heavy и Dragon V2, сделанных в фирме Илона Маска, вполне вероятны туристические полеты на орбиту вокруг Луны — не просто облет, а именно работа на окололунной орбите — ближе к середине 2020-х.

Также ближе к середине-концу 2020-х вероятен конкурс от NASA на создание лунной транспортной инфраструктуры (частные экспедиции и частная лунная база). По недавно опубликованным оценкам частникам потребуется около $10 млрд государственного финансирования, чтобы вернуться на Луну в обозримое (меньше 10 лет) время.

Макет лунной базы частной компании Bigelow Aerospace
Источник: Bigelow Aerospace

Таким образом, «Гибкий путь» ведет NASA на Марс (экспедиция к Фобосу — в начале 30-х, на поверхность Марса — только в 40-х, если не будет мощного ускоряющего импульса от общества), а низкую околоземную орбиту и даже Луну отдадут частному бизнесу.

Кроме того, будут введены в строй новые телескопы, которые позволят найти не только десятки тысяч экзопланет, но и измерить прямым наблюдениям спектры атмосфер ближайших из них. Рискну предположить, что до 30-го года будут получены доказательства существования внеземной жизни (кислородная атмосфера, ИК-сигнатуры растительности и т.д.), и вновь возникнет вопрос о Великом фильтре и парадоксе Ферми.

Состоятся новые полеты зондов к астероидам, газовым гигантам (к спутнику Юпитера Европе, к спутникам Сатурна Титану и Энцеладу, а также к Урану или Нептуну), появятся первые частные межпланетные зонды (Луна, Венера, возможно, и Марс с астероидами).

Разговоры о добычи ресурсов на астроидах до 30-го года так и останутся разговорами. Разве что частники проведут совместно с государственными агентствами небольшие технологические эксперименты.

Начнут массово летать туристические суборбитальные системы — сотни людей побывают на границе космоса.

Китай в начале 20-х построит свою многомодульную орбитальную станцию, а к середине — концу десятилетия осуществит пилотируемый облет Луны. Также запустит множество межпланетных зондов (например, китайский марсоход), но на первое место в космонавтике не выйдет. Хотя и будет находиться на третьем-четвертом — сразу за США и крупными частниками.

Россия в лучшем случае сохранит «прагматичный космос» — связь, навигацию, дистанционное зондирование Земли, а также советское наследие по пилотируемой космонавтике. К российскому сегменту МКС будут летать космонавты на «Союзах», и после выхода США из проекта, вероятно, российский сегмент образует отдельную станцию — намного меньше советского «Мира» и даже меньше китайской станции. Но этого хватит, чтобы сохранить отрасль. Даже по средствам выведения Россия откатится на 3-4 место. Но этого будет хватать, чтобы выполнять задачи народно-хозяйственного значения. В плохом варианте после завершения эксплуатации МКС пилотируемое направление в космонавтике в России будет полностью закрыто, а в наиболее оптимистичном варианте — будет объявлена лунная программа с реальными (а не в середине 2030-х) сроками и четким контролем, что позволит уже в середине 2020-х провести высадки на Луну. Но такой сценарий, увы, маловероятен.

К клубу космических держав присоединятся новые страны, в том числе несколько стран с пилотируемыми программами — Индия, Иран, даже Северная Корея. И это не говоря о частных фирмах: пилотируемых орбитальных частных аппаратов к концу десятилетия будет много — но вряд ли больше десятка.

Множество небольших фирм создаст свои сверхлегкие и легкие ракеты. Причем некоторые из них постепенно будут наращивать полезную нагрузку — и выходить в средние и даже тяжелые классы.

Принципиально новых средств выведения не появится, люди будут летать на ракетах, однако многоразовость первых ступеней или спасение двигателей станут нормой. Вероятно, будут проводиться эксперименты с аэрокосмическими многоразовыми системами, новыми топливами, конструкциями. Возможно, к концу 20-х будет построен и начнет летать одноступенчатый многоразовый носитель.

Часть вторая: превращение человечества в космическую цивилизацию — от 2030 до конца XXI века

На Луне множество баз — как государственных, так и частных. Естественный спутник Земли используется как ресурсная база (энергия, лед, различные составляющие реголита), опытный и научный полигон, где проверяются космические технологии для дальних полетов, в затененных кратерах размещены инфракрасные телескопы, а на обратной стороне — радиотелескопы.

Луна включена в земную экономику — энергия лунных электростанций (поля солнечных батарей и солнечных концентраторов построенных из местных ресурсов) передается как на космические буксиры в околоземном пространстве, так и на Землю. Решена задача доставки вещества с поверхности Луны на низкую околоземную орбиту (торможение в атмосфере и захват). Лунный водород и кислород используется в окололунных и околоземных заправочных станциях. Конечно, все это только первые эксперименты, но уже на них частные фирмы делают состояния. Гелий-3 пока добывается только в небольших количествах для экспериментов связанных с термоядерными ракетными двигателями.

На Марсе — научная станция-колония. Совместный проект «частников» (в основном — Илона Маска) и государств (в основном — США). Люди имеют возможность вернуться на Землю, однако многие улетают в новый мир навсегда. Первые эксперименты по возможному терраформированию планеты. На Фобосе — перевалочная база для тяжелых межпланетных кораблей.

Марсианская база
Источник: Bryan Versteeg

По всей Солнечной системе множество зондов, цель которых — подготовка к освоению, поиск ресурсов. Полеты скоростных аппаратов с ядерными энергодвигательными установками в пояс Койпера к недавно обнаруженному газовому гиганту — девятой планете. Роверы на Меркурии, аэростатные, плавающие, летающие зонды на Венере, изучение спутников планет-гигантов (например, подводные лодки в морях Титана).

Распределенные сети космических телескопов позволяют фиксировать экзопланеты прямым наблюдением и даже составить карты (очень низкого разрешения) планет у ближайших звезд. В фокус гравитационной линзы Солнца отправлены большие автоматические обсерватории.

Развернуты и работают одноступенчатые многоразовые средства выведения, на Луне активно используются не ракетные способы доставки грузов — механические и электромагнитные катапульты.

Летает множество туристических космических станций. Есть несколько станций — научных институтов с искусственной гравитацией (станция-тор).

Тяжелые пилотируемые межпланетные корабли не только достигли Марса и обеспечили развертывание на Красной планете базы-колонии, но и активно исследуют пояс астероидов. Множество экспедиций отправлено к околоземным астероидам, осуществлена экспедиция на орбиту Венеры. Началась подготовка к развертыванию исследовательских баз у планет-гигантов — Юпитера и Сатурна. Возможно, планеты-гиганты станут целью первого испытательного полета межпланетного корабля с термоядерным двигателем с магнитным удержанием плазмы.

Запуск метеозонда на Титане

О новых космических программах сообщают чуть ли не каждый день. То торжественно объявляют об их начале, то с грустью - что запуск пришлось отложить. Из сотен проектов мы отобрали десять самых интригующих и, как нам кажется, реалистичных.

1. Многоразовый грузовик

Название Falcon Heavy. Организация SpaceX. Запуск конец лета 2017-го. Стоимость 90 млн долларов

Ракета-носитель тяжелого класса серии Falcon обещает быть почти вдвое мощнее ближайшего конкурента Delta IV Heavy и в два с половиной - нашей "Ангары". Она позволит доставлять до 63,8 тонны груза на низкую опорную орбиту и до 16,8 тонны - на Марс. Последнее изрядно упростит колонизацию Красной планеты в случае успеха тестового запуска. Falcon Heavy, как и ее предшественница Falcon 9, - многоразовая ракета, а значит, стоимость доставки груза на орбиту или даже другую планету снизится. В общем, Илон Маск знает, как привлечь внимание публики.

Космический грузовик Falcon Heavy. Фото: wikimedia.org

2. Большая "Наука" летит на орбиту

Название модуль "Наука". Организация Роскосмос. Запуск декабрь 2017-го. Стоимость нет данных

Один из самых долгожданных проектов Роскосмоса. Многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ) станет едва ли не самым большим на МКС и будет участвовать не только в научных экспериментах, но и в стыковке транспортных кораблей, транзите топлива и корректировке местоположения МКС. "Наука" оснащена роботом-манипулятором европейского производства, грузоподъемность которого - 8 тонн, а точность перемещения объектов - до 5 миллиметров. Еще МЛМ возьмет на себя частичное поддержание функций жизнеобеспечения, позволит хранить оборудование для экспериментов и, что не менее важно, обеспечит космонавтов дополнительным санузлом. Кстати, не исключено, что "Наука" сможет работать даже тогда, когда проект МКС будет закрыт.

3. Поймать жесткие лучи Вселенной

Название "Спектр-Рентген-Гамма" ("Спектр-РГ"). Организация Роскосмос при участии Германии и других стран. Запуск весна 2018-го. Стоимость точных данных нет, в 2013 году речь шла о 5 млрд рублей

Эта летающая в космосе астрофизическая обсерватория предназначена для изучения крупномасштабной структуры Вселенной в гамма- и рентгеновском диапазоне энергий. Предполагается, что "Спектр-РГ" откроет около 100 000 скоплений галактик, разберется с темной энергией и сделает массу других полезных дел. Обсерваторию разместят в точке Лагранжа L2 - там она будет находиться в гравитационном равновесии относительно Солнца и Земли, что гарантирует более четкие и точные изображения. "Спектр-Рентген-Гамма" состоит из двух телескопов: российского APT-XC для изучения гамма-диапазона и немецкого рентгеновского eROSITA. Такое оборудование позволит изучать космос на более тонком уровне, нежели при работе с видимым спектром. В общем, этот аппарат должен не только вернуть России космическую славу, но и "понять" что-то очень важное о Вселенной.

Астрофизическая обсерватория "Спектр-Рентген-Гамма"Фото: саров.рф

4. Найти места, пригодные для жизни

Название TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Организация совместный проект MIT и NASA. Запуск июнь 2018-го. Стоимость 200 млн долларов

Телескоп TESS обещает подарить астрономам от 1000 до 10 000 экзопланет. Искать он их будет с помощью транзитной фотометрии - по изменению яркости звезды, когда мимо нее проходят планеты. Главная задача - найти пригодные для жизни планеты в ближайших 100 световых годах от Земли. На спутнике будут установлены четыре широкоугольных телескопа с CCD-матрицами, которые дают низкие цифровые шумы на снимках. Ждем симпатичных картинок.

5. Поближе к Солнцу

Название Solar Probe Plus. Организация NASA. Запуск июль-август 2018-го. Стоимость 750 млн долларов

Солнечный зонд будет исследовать нашу звезду на расстоянии порядка 700 тыс. километров. Это намного ближе, чем до любого из аппаратов, изучавших Солнце. От Solar Probe Plus ждут ответа на два вопроса: почему солнечная корона в сотни раз горячее поверхности звезды и верна ли теория о сверхзвуковом солнечном ветре? Данные, полученные зондом, позволят гораздо точнее прогнозировать и характеризовать радиационную среду, с которой неизбежно столкнутся будущие космические исследователи и колонисты.

6. Главный телескоп на орбите

Название James Webb Space Telescope. Организация NASA, ESA, CSA (Канада) и другие страны. Запуск октябрь 2018-го, начало исследований - апрель 2019-го. Стоимость более 10 млрд долларов

Телескоп им. Джеймса Уэбба первоначально назывался "Космический телескоп нового поколения". Он должен прийти на смену "Хабблу", который сейчас является "главной" обсерваторией на орбите. Зеркало "Джеймса Уэбба" - 6,5 метра в диаметре, что в 2,5 раза больше, чем у "Хаббла". Ключевой задачей нового телескопа станет поиск и изучение первых звезд и галактик, образовавшихся после Большого взрыва. Заодно он поищет и экзопланеты, причем его возможности позволяют обнаружить даже их спутники. Нобелевский лауреат Джон Мазер одну из своих лекций назвал так: "От Большого взрыва к "Космическому телескопу имени Джеймса Уэбба” и новым Нобелевским премиям". Это он к тому, что от новой установки ждут фундаментальных открытий.

James Webb Space Telescope. Фото: NASA/Chris Gunn

7. Бурильщик летит на Марс

Название "ЭкзоМарс-2020". Организация ESA и "Роскосмос". Запуск 25 июля - 13 августа 2020-го. Стоимость точных данных нет

Второй этап миссии "ЭкзоМарс" будет реализован с помощью европейского марсохода и российской платформы, отвечающей за посадку на поверхность Красной планеты. В проекте также задействована российская ракета-носитель "Протон-М". Цель экспедиции - поиск следов жизни на Марсе. На марсоходе установлен ряд инструментов для работы с грунтом и анализа образцов. Изюминкой является бур - он сможет достать грунт с глубины до двух метров. Машина оснащена панорамными камерами и автономным программным обеспечением для навигации на случай задержки связи с Землей. Благодаря этому марсоход сможет без участия человека с нулевым риском перемещаться на 100 метров в день. А мы, откинувшись в кресле, просто будем ждать, пока эта штука найдет следы маленьких зеленых человечков. Или не найдет.

8. Вернуть доказательства домой

Название Mars-2020 Rover Mission. Организация NASA. Запуск лето 2020-го. Стоимость 2,1 млрд долларов

Новый марсоход продолжит дело Curiosity - будет искать следы жизни на Красной планете. В отличие от "ЭкзоМарса", главной целью проекта "Марс-2020" является возвращение потенциальных доказательств на Землю для более детального исследования. Планируется также, что "Марс-2020" протестирует метод получения кислорода из марсианской атмосферы и отработает другие вопросы создания колонии. Так что если вы уже приобрели билеты на Марс, следите за миссией внимательно.

9. Грызунам создают искусственную гравитацию

Название "Бион-М3". Организация Роскосмос. Запуск 2025-й. Стоимость нет данных

Биологические спутники "Бион" запускают с 70-х годов, чтобы исследовать влияние длительного пребывания в космосе на живые организмы. Так, например, выяснили, что мыши, прожившие 30 дней на борту спутника, теряют около 30% способности к обучению. Возникает вопрос, насколько безопасно для человека длительное нахождение вне земной орбиты. Ученые хотят установить на аппарате "Бион-М3" центрифугу с ускорением 1G, то есть создать искусственную гравитацию. Она должна положительно сказаться на умственном и физическом здоровье 75 грызунов, которые месяц пробудут в космосе. Искусственная гравитация отсылает нас к сотням фантастических фильмов, где обитатели космических станций не парят, как положено в невесомости (так было бы сложно снимать), а уверенно ходят по полу.

10. Есть ли жизнь подо льдом?

Название Аппараты серии "Лаплас". Организация Роскосмос, РАН, научно-исследовательские организации других стран. Запуск 2026-й. Стоимость нет данных

Среди кандидатов в пригодные для жизни планеты значится не только Марс, но и спутники Юпитера - Европа и Ганимед. Есть версия, что под слоем льда там плещется жидкий океан, в котором теоретически могут обитать организмы. Чтобы разобраться в этом, и США, и Европейский союз, и Россия давно уже собираются отправить туда несколько аппаратов. Так, например, в НПО им С.А. Лавочкина планируют создать космические комплексы "Лаплас-П1" и "Лаплас-П2". Первый нужен, чтобы наблюдать за спутником с орбиты, а второй сможет высадиться прямо на поверхность Ганимеда, где расплавит лед и начнет искать местные бактерии. Очень надеемся, что этому проекту суждено воплотиться в жизнь.

В феврале Space X осуществила запуск тяжёлой ракеты-носителя Falcon Heavy. Главу компании, Илона Маска, принято считать гением и "визионером", но даже его фантазии по колонизации Марса меркнут по сравнению с проектами, работа над которыми уже вовсю идёт.

Шахтёры на метеорите

Делать деньги в космосе - относительно новая идея. Сложно рассчитывать на то, что большой бизнес будет заинтересован в сугубо научных изысканиях, поэтому будущее космической отрасли кроется именно в увеличении коммерческих проектов - ведь освоение просторов Америки также было продиктовано не столько тягой к знаниям, сколько жаждой наживы.

Добыча ресурсов на астероиде - наиболее смелая и амбициозная из всех возможных идей обогатиться за счёт внеземных ресурсов. Наиболее яркий пример зарождения новой отрасли - американские компании Deep Space Industries и Planetary Resources, на проекты которых правительство Люксембурга выделило 200 миллионов долларов.

По существующим проектам, добыча на астероидах будет проходить в несколько этапов: обнаружение потенциально "интересных" небесных тел, проведение дистанционного анализа/взятия проб, и, в случае, если астероид будет признан "стоящим", добыча на нём ископаемых.

Разработка ресурсов на метеорите - не просто фантазии: зонд компании Planetary Resources, Arkyd-6 в начале года был успешно на орбиту Земли. Он является своего рода модулем, который отработает технологию обнаружения потенциально годных для разработки небесных тел. Далее в компании планируют вывести на орбиту аппарат Arkyd-100 - полноценный спутник, полностью оборудованный для обнаружения метеоритов, после этого напрямую к небесному телу будут отправлены Arkyd-200 и Arkyd-300, целью которых станет разведка в непосредственной близости к небесному телу.

После этих предварительных приготовлений планируется отправка к небесному телу добывающих кораблей, работающих в автоматическом режиме. Первым опытом космического бурения, по прогнозам Planetary Resources, человечество сможет похвастаться уже к 2030 году.

В чём выгода от промышленной разработки астероидов? Во-первых, на них можно добывать воду и водосодержащие вещества - необходимое сырьё для производства ракетного топлива прямо в космосе.

А во-вторых, такие небесные тела могут содержать массу элементов, крайне редко встречающихся не Земле. К примеру, астероид 2011 UW158, пролетевший мимо нашей планеты в 2015 году, содержал в себе платины на $5 триллионов.

Лунные похороны

Человек не вечен, и его путь после жизни должен быть пересмотрен в космическую эру. Во всяком случае, в этом убеждены в компании Elysium Space , которая планирует предложить услугу отправки праха усопших на Луну.

Вместо того чтобы смотреть себе под ноги, вспоминая своих близких и друзей, мы можем поднять взгляд вверх к вечным чудесам ночного неба, зная, что дорогие нам люди всегда с нами, - говорится на сайте компании.

Для того чтобы воспользоваться необычной услугой, в компании разработали специальные мини-урны, куда помещается часть праха, который затем запускается в космос.

В Elysium Space предлагают два варианта "космических похорон": первый, ценой в $2500 под названием "Падающая звезда", предполагает вывод праха на орбиту Земли, где он проведёт порядка двух лет и будет доступен для отслеживания в реальном времени с помощью приложения смартфона. Второй - доставку праха на Луну, где он будет покоиться "всю вечность".

Дата запуска корабля Star II, который выведет мини-урны на орбиту, не уточняется, в то время как зонд Lunar I должен устремиться к спутнику Земли уже в 2019 году.

Дрон и подлодка на спутнике Сатурна

В отличие от рассмотренных выше проектов и компаний, американское аэрокосмическое агентство NASA сосредотачивается в большей степени на исследовательских миссиях, которые, как выяснилось, требуют всё большей фантазии и смелости. В число таких проектов входит отправка дрона и подводной лодки на спутник Сатурна Титан - небесного тела, на котором, как учёные, наиболее вероятно возникновение и развитие жизни.

Проект "Стрекоза" (Dragonfly) был разработан в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса и является одним из двух финалистов конкурса на лучший проект космических миссий по программе по исследованию Солнечной системы New Frontiers.

В отличие от стандартных "роверов", передвигающихся с помощью колёс, "Стрекоза" - летающий зонд, он передвигается в плотной атмосфере Титана, задействуя винты, которые поднимают аппарат над поверхностью спутника.

Ещё одной отличительной особенность проекта является то, что зонд будет работать на ядерной энергетической установке.

На поверхности Титана реки, озёра и целые океаны, состоящие из углеводородов. Исследование загадок спутника Сатурна немыслимо без погружения внутрь этой пучины.

Именно поэтому NASA планирует создать и снарядить "космическую подлодку". Работу над проектом ведут специалисты из Университета штата Вашингтон, воссоздавшие условия, с которыми предстоит столкнуться аппарату на Титане с целью исследовать возможное воздействие малоизученной среды спутника на аппарат.

В частности, учёным уже удалось выяснить, что "углеводородные водоёмы" замерзают при температуре –198 °C, а значит, шанс, что подлодка столкнётся с подобием айсберга, минимален - это существенно упрощает задачу по конструированию подлодки, запуск которой к Титану намечен на ближайшие 20 лет.

Первый межзвёздный перелёт

Поиск жизни или её признаков в пределах Солнечной системы - одна из первоочередных задач современной науки, но это не значит, что человечество навсегда отказывается от полётов к звёздам.

Инициатива Breakthrough Starshot, российским миллиардером Юрием Мильнером и знаменитым британским астрофизиком Стивеном Хокингом, подразумевает отправку наноспутников на лазерных парусах к альфе Центавра - ближайшей к Солнцу звёздной системе.

Альфа Центавра находится на расстоянии порядка 4,37 световых лет. Преодолеть огромные межзвёздные расстояния наноспутники, в отличие от больших кораблей, смогут за счёт своей сверхмалой массы с гораздо большей скоростью - около 20% от скорости света.

Для воплощения проекта в реальность Мильнер выделил $100 миллионов. Необходимые технологии ещё не существуют, но, по мнению учёных, у человечества есть все возможности достигнуть альфы Центавра до конца XXI века.

Космический лифт

Один из самых амбициозных проектов будущего, который радикально и навсегда изменит судьбу и подход человечества к видению себя, - космический лифт.

Впервые идея космического лифта была сформулирована российским учёным Константином Циолковским. Условно космический лифт представляет собой конструкцию, на которой трос удерживается одним концом на поверхности планеты, а другим - в неподвижной относительно Земли точке на орбите.

Центр масс такого лифта должен находиться на высоте около 36 тысяч километров. Трос лифта должен быть изготовлен из материала, обладающего чрезвычайно высоким отношением предела прочности к удельной плотности - наиболее подходящим для строительства космического лифта материалом являются углеродные нанотрубки, часто называемые материалом XXI века.

Тем не менее технология получения нанотрубок в промышленных количествах и их последующего сплетения в кабель лишь начинает разрабатываться.

Почему космический лифт оказался в списке амбициозных, но всё же более или менее близких в реализации проектов?

Компания Obayashi обещает создать космический лифт уже к 2050 году.