Лунная станция Deep Space Gateway: подготовка к полёту на Марс. Происшествия, случившиеся за время работы

Лунная станция Deep Space Gateway (слева). Рендер: НАСА

Представители НАСА огласили подробности космической программы Deep Space Gateway , которая станет подготовительным этапом к марсианской миссии. В рамках этой программы будет освоено окололунное пространство, где астронавты должны построить и протестировать системы перед путешествием в глубокий космос, в том числе к Марсу. Здесь же проверят роботизированные миссии со спуском на лунную поверхность. Астронавты из окололунного пространства смогут в случае появления проблемы вернуться домой в течение несколько дней. С марсианской орбиты им добираться гораздо дольше, поэтому НАСА предпочитает сначала провести испытания на более близком расстоянии - около Луны.

Исследование окололунного пространства начнётся с первым запуском ракеты-носителя Space Launch System (SLS) с космическим кораблём Orion. Трёхнедельная исследовательская миссия называется Exploration Mission-1 (EM-1). Она будет беспилотной. Тем не менее, эта миссия должна стать замечательным событием для космонавтики, ведь предназначенный для людей космический корабль впервые в истории отлетит так далеко от Земли.

Космический корабль Orion. Рендер: НАСА

Запуск SLS с кораблём Orion состоится со стартового комплекса 39B на космодроме Космического центра им. Кеннеди, предположительно, в конце 2018 года. На орбите Orion расправит солнечные батареи и направится в сторону Луны. Импульс кораблю придаст промежуточная криогенная двигательная установка Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), которая располагается на ракете-носителе SLS непосредственно под кораблём Orion, как верхняя ступень ракеты.

Промежуточная криогенная двигательная установка. Рендер: НАСА

Дорога до Луны займёт несколько суток. По её окончании Orion отстыкуется от ICPS, а последний, в свою очередь, выпустит в космос несколько мини-спутников CubeSat . Вместе с космическим кораблём ракета SLS способна поднять на орбиту 11 мини-спутников размером по 6 юнитов каждый.

Предполагается, что одним из спутников в окололунном пространстве станет BioSentinel, который впервые за последние 40 лет вынесет в глубокий космос земную форму жизни. Цель научной программы BioSentinel - изучить влияние космической радиации на живые клетки в течение 18 месяцев работы спутника.

НАСА планирует войти в ритм и в 2020-е годы делать по одному запуску в год. Первый пилотируемый полёт намечен на август 2021 года .

План этого полёта построен на профиле translunar injection (TLI) - своеобразном разгонном манёвре с траекторией, которая выводит корабль на лунную орбиту. Траектория изображена на схеме внизу, где красной точкой обозначено место выполнения маневра TLI. Перед стартом к Луне корабль дважды обернётся вокруг Земли, постепенно увеличивая скорость и готовясь к TLI.

В обратную дорогу к Земле корабль Orion отправится с помощью гравитационного манёвра, обернувшись вокруг Луны. Во время этого пролёта экипаж залетит за тысячи километров за Луну. Для первой пилотируемой миссии НАСА установило гибкие сроки. Миссия может продолжаться от 8 до 21 дня.

Для лунных миссий НАСА определило цели и задачи . Вместе с экспериментами на МКС эти научные проекты позволят осуществить подготовку к будущим миссиям в глубоком космосе.

Полётное оборудование для первой и второй миссий SLS и Orion сейчас находится в производстве, системы жизнеобеспечения и связанные технологии проверяют на МКС. Продолжаются опытно-конструкторские работы для создания жилья и силовой установки корабля, на котором люди отправятся на Марс, здесь НАСА тесно сотрудничает с частными компаниями и зарубежными партнёрами, которые предлагают свои варианты решения существующих проблем.

Лунный космопорт

Здесь будет источник энергии, жилой модуль, модуль стыковки, шлюзовая камера, модуль логистики. Силовая установка будет использовать преимущественно электрическую тягу, чтобы удерживать позицию лунной станции или перемещаться на разные орбиты для разных миссий в окрестностях Луны, пишет НАСА.

Три основных модуля лунной станции - силовая установка, жилой модуль и модуль логистики - будут подняты на орбиту ракетой SLS и доставлены кораблём Orion.

Обслуживать и использовать Deep Space Gateway НАСА собирается со своими партнёрами - как коммерческими компаниями, так и иностранными партнёрами.

Транспорт для глубокого космоса

Тестирование корабля пройдёт в следующем десятилетии, а в конце 2020-х годов НАСА планирует провести годичные испытания Deep Space Transport с экипажем. Астронавты проведут 300-400 дней в окололунном пространстве. Эта миссия станет генеральной репетицией перед отправкой астронавтов на Марс. До настоящего времени рекорд по пребыванию в глубоком космосе составляет 12,5 суток для 17 членов экипажа Apollo.

Луна — единственное небесное тело, которое вращается вокруг планеты Земля. Такое открытие сделали еще в древние времена. Тогда же на поверхности Луны обнаружили темные пятная самых разных форм, которые в дальнейшем были нанесены на карту Луны. Такие пятна с XVII века начали называть морями.

В то время считали, что спутник нашей планеты обладает водой, следовательно, его поверхность покрыта морями и океанами. И итальянскому астроному Джованни Риччоли пришло в голову дать им наименования, которые остались и до наших дней. Светлые части поверхности относятся к суше.

Основные характеристики Луны

Масса Луны равна 7,3476*1022 кг, что в 81,3 раза меньше массы Земли. Экваториальный радиус спутника — 1 737 км, что в 3,6 раз меньше земного. В среднем расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 км.

Исследуя единственный спутник наше планеты, ученые всего мира до сих пор теряются в догадках по двум вопросам:

• Все ли космические объекты можно назвать нерукотворными?
• Случайно ли Луна и планета Земля находятся там, где они находятся?

Сомнения в рядах ученых умов возникают по разным причинам. Так, например, диаметр спутника кем-то подогнан так, и расположил его кто-то на такой дистанции от Солнца , что попав между ним и ближайшей планетой к Луне, т.е. Землей, она полностью покрывается. Это явление всем известно как солнечное затмение. Однако, в то же время люди не смогли бы вести наблюдение за таким событием, если бы этот «природный» спутник был другим — больше или меньше или размером с Марс.

Что входит в состав спутника Земли?

Вся Луна целиком покрыта реголитом, который состоит из пыли и мелких осколков метеоритов . Они часто бомбардируют незащищенную атмосферным слоем лунную поверхность. Ученые считают, что толщина таких слоев может быть несколько сантиметров или даже десятки километров.

Схематично состав Луны можно обозначить следующим образом:

1. Кора, которая может быть чрезвычайно неоднородной и колебаться от нуля метров. Так, например, под морем Москвы она отделена от поверхности базальтовым слоем толщиной до 600 м, и до 105 км на темной стороне Луны под кратером Королева;
2. Три слоя мантии, начиная с внешней мантии;
3. Ядро – металлический центр земного спутника.

Занимательные факты о Луне

«Темная сторона» отсутствует

На самом деле обе стороны Луны принимают одинаковые объемы солнечного освещения, но только одна из них доступна земному обзору. Так происходит потому, что период осевого вращения Луны сходится с орбитальным. Это означает, что спутник повернут к Земле однобоко постоянно. Однако «темная сторона» исследуется с помощью космических аппаратов.

Влияние Луны на земные приливы

Гравитация Луны формирует наличие двух выпуклостей на Земле. Одна на обернутой к Луне стороне, а другая – на противоположной. Из-за этих выступов и случаются приливы на всей планете.

«Убегающая» от Земли Луна

Ежегодно спутник «убегает» от Земли на 3.8 см. Кто-то посчитал, что через пятьдесят млрд. лет Луна просто сбежит. К тому моменту она потратит 47 дней для орбитального пролета.

Масса на Луне намного меньше

Гравитация Луны меньше, чем у Земли, отчего вес людей на спутнике будет на 1/6 меньше. Собственно из-за этого астронавты и прыгали по ней.

Люди на Луне: 12 астронавтов посетили спутник

С 1969 года первым на спутник удалось шагнуть Нилу Армстронгу во время миссии Аполлон-11, а последнему посчастливилось его посетить Юджину Сернану в 1972 году. После этого на Луне были лишь роботы.

Отсутствие атмосферы на Луне

На лунной поверхности отсутствует защита от самых разнообразных космических излучений, солнечных ветров и метеоритной бомбардировки. Кроме того, имеются серьезные температурные колебания, не слышны никакие звуки, а небо всегда черное.

Ученые заявляют о лунных землетрясениях

Они утверждают, что это происходит из-за земной гравитации. Астронавты пользовались сейсмографами и вычислили, что в паре километров под поверхностью имеется наличие трещин и разрывов. Предполагают, что у спутника есть расплавленное ядро.

Первый искусственный спутник на Луне

Это был советский спутник программы Луна-1. В 1959 году он пролетел рядом с Луной на удалении до 6000 км, после чего вышел на солнечную орбиту.

Луна — искусственный спутник?

В начале 1960-х годов Михаил Васин и Александр Щербаков из Академии Наук СССР заявили, что Луна могла появиться неестественным путем. В этой гипотезе имеется восемь основных постулатов. Ученые провели анализ некоторых загадочных нюансов, всего, что связано со спутником.

Восемь лунных секретов

Первый секрет: Луна — это космический корабль?

В действительности орбита и величина Луны на физическом уровне не совсем возможны. Если бы все было естественным, то можно было бы подумать, что это весьма необычные «причуды» космоса. Основывается это на том, что Луна занимает четвертую часть размера Земли, а отношение величин сателлитов и планет обычно намного меньше.

Дистанция между Луной и Землей такова, что видимые габариты равнозначны солнечным. Из-за этого наблюдается такое нередкое для землян явление, как полное солнечное затмение. Той же самой математической невозможностью объясняется место и отношение масс двух небесных объектов. Если бы Луну некогда притянула Земля, она обзавелась бы естественной орбитой. Наличие этой орбиты должно было быть эллиптическим, однако она удивительно круглая.

Второй секрет: наличие кривизны поверхности

Неправдоподобную кривизну, которой обладает поверхность Луны, ученые не могут объяснить. Тело Луны не круглое. Проведя геологические исследования, ученые решили, что она является планетоидом, практически полым шаром. При этом непонятно, как она может обладать такой странной структурой и не разрушаться.

По одной из версий, которую предложили вышеупомянутые ученые, лунную кору изготовили искусственно. Якобы она обладает твердым титановым каркасом. Русские ученые Васин и Щербаков доказали, что лунная кора и скалы обладает необыкновенным уровнем титана, в некоторых местах слой титана в толщину не менее 30 км.

Третий секрет: наличие лунных кратеров

Огромное количество кратеров от метеоритов на лунной поверхности ученые объясняют отсутствием атмосферы. Космические тела, пытающиеся пробраться на Землю, встречаются с километрами ее атмосферы, где они сгорают или распадаются. У Луны нет защитных слоев атмосферы, поэтому ее поверхность вся испещрена всеми оставленными в ней следами от метеоритов. Это кратеры самых разнообразных размеров.

Однако никто не объясняет, почему у них такая небольшая глубина. И выглядит все так, будто чрезвычайно прочный материал не позволяет метеоритам пробиваться вглубь спутника. Причем даже у кратеров с диаметром более 150 км глубина не превышает четырехкилометровой глубины. Это необъяснимо с точки зрения того, что имеет отношение к науке. По логике вещей там должны быть кратеры глубиной, как минимум, пятьдесят километров.

Четвертый секрет: наличие «лунных морей»

Ученые до сих пор спорят, как могли образоваться лунные океаны и моря. По одной из версий, затвердевшая лава могла вытечь после метеоритной бомбардировки, если бы это был горячий планетоид.

Однако по физическим признакам намного вероятнее, что Луна, исходя из ее размеров, — это холодное тело. Кроме того, вопросы вызывает и то, где расположены «лунные моря». Так, выяснилось, что 80% этих объектов находятся на видимой к Земле стороне спутника.

Пятый секрет: наличие масконов

Гравитация на лунной поверхности не однородная. Это уже отмечал экипаж Аполлона VIII, когда пролетал над лунными морями. Масконами (от англ. «Mass Concentration» - массовое скопление) называются места, где вещества сосредоточены с большей плотностью или в больших количествах. В случае с Луной этот принцип тесно связан с лунными морями, потому что масконы размещаются под ними.

Шестой секрет: наличие географической асимметрии

Шокирующим для науки фактом, который до настоящего времени не объяснен, является наличие географической асимметрии на лунной поверхности. Так, на легендарной «темной» стороне Луны имеется куда больше гор, кратеров, и прочих особенностей в рельефе. Тогда как большая часть морей, напротив, находится на видимой с Земли стороне.

Седьмой секрет: наличие низкой плотности

Плотность Луны не выше 60% от земной плотности. Этим фактом доказывается, почему Луна — не планета, а полый объект. Кроме того, отдельные ученые полагают, что такая полость может быть неестественного происхождения. Однако учитывая местоположение поверхностных слоев, которые прошли идентификацию, ученые смеют утверждать, что Луна может выглядеть как планета, которая могла сформироваться «наизнанку». И это используется в качестве довода в пользу версии об «искусственной отливке».

Восьмой секрет: происхождение

В минувшем веке на протяжении продолжительного периода были приняты три теории о происхождении земного спутника. В наши дни большинство в научном сообществе приняло гипотезу про искусственное происхождение Луны как небезосновательную.

По одной теории предполагается, что Луна — это земной осколок. Однако отличия в характеристиках этих двух объектов указывают на несостоятельность этой теории. По другой теории, представленный небесный объект образовался в одно и то же время, что и наша планета. Причем материалом для их образования послужило одно и то же облако космических газов. Однако предшествующий вывод правомерен и касательно этого суждения. Оба объекта должны бы иметь, как минимум, схожие структуры.

Третья теория предполагает, что, скитающаяся по космосу Луна была притянута земной гравитацией. Большим недостатком этой теории является то, что орбита Луны круглая и циклическая. Доказательством была бы удаленная от центра или эллиптическая орбита.

Однако есть и еще одна теория, самая невероятная из всех. С ее помощью можно объяснить многие аномалии, которые связаны с земным спутником. Если Луну сконструировали разумные существа, то физические законы, действиям которых она подчиняется, не были бы в равной мере применимы к прочим небесным объектам.

В версиях о происхождении Луны, выдвинутых советскими учеными, существует еще много чего интересного. Пока это лишь некоторая часть реальных физических оценок лунных аномалий. Кроме того, имеются многие и иные видео- , фотодокументы и изыскания, доказывающие, что наш «природный» спутник вовсе не такой.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Не секрет, что освоение Луны и создание на ней обитаемой базы является одним из приоритетных направлений Российской космонавтики. Однако для реализации столь масштабного проекта недостаточно организовать одноразовый полет, но необходимо построить инфраструктуру, которая позволяла бы осуществлять на Луну и с неё на Землю регулярные полеты. Для этого, помимо создания нового космического корабля и ракеты-носителя сверхтяжелого класса, необходимо создать базы в космосе, которыми являются орбитальные станции. Одна из них может появиться на земной орбите уже в 2017-2020 году и будет развиваться в последующие годы, путем наращивания модулей, в том числе и для старта на Луну.

Предполагается, что к 2024 году станция будет оборудована энергетическим и трансформируемыми модулями, предназначенными для работы с лунными миссиями. Однако это лишь часть лунной инфраструктуры. Следующим важным шагом является лунная орбитальная станция , создание которой включено в космическую программу России. Начиная с 2020 года, Роскосмосом будут рассматриваться технические предложения по станции, а в 2025 году должна быть утверждена эскизная документация на её модули. При этом компьютеры и научное оборудование для лунной орбитальной станции начнут разрабатываться уже с 2022 года, чтобы с 2024 года перейти к наземной отработке. В состав лунной станции должно войти несколько модулей: энергетический, лаборатория, а также узловой – для стыковки космических кораблей.

Говоря о необходимости подобной станции на орбите Луны, нужно отметить, что улететь с Луны на Землю можно лишь один раз в 14 суток, когда совпадают их плоскости орбит. Однако обстоятельства могут потребовать срочного отлета, и в таком случае станция будет просто жизненно необходима. Кроме того она сможет решать целый комплекс задач различного характера, начиная от связи, и заканчивая вопросами снабжения. По мнению ряда специалистов наиболее рациональным будет вариант размещения лунной орбитальной станции в точке Лагранжа, расположенной в 60000 км от Луны. В этой точке силы притяжения Земли и Луны взаимно уравновешиваются, и из данного места можно будет осуществлять старт к Луне или к Марсу с минимальными энергетическими затратами.

Схема полета на Луну, вероятно, будет выглядеть следующим образом. Ракета-носитель выводит космический корабль на орбиту, после чего его примет космическая станция России , находящаяся на земной орбите. Там он будет подготовлен к дальнейшему полету, а при необходимости (если масса корабля должна быть увеличена) здесь же будет выполнена сборка корабля из нескольких модулей выведенных в несколько запусков. Стартовав, корабль преодолеет расстояние до российской лунной орбитальной станции и пристыкуется к ней, после чего может остаться на орбите, а на Луну полетит спускаемый аппарат.

Высота Баумгартнера – 39 километров

14 октября 2012 года австрийский экстремал и парашютист Феликс Баумгартнер поднялся в стратосферу на высоту 38 969 метров над уровнем моря и совершил прыжок с парашютом. Это был совсем не обычный прыжок, и место, откуда он был совершен, тоже.

Герметизированная стеклопластиковая капсула, прикрепленная к воздушному шару, наполненному гелием, подняла Баумгартнера на высоту, выше которой не летают самолеты (до 20 км) и практически не поднимаются облака. Даже озоновый слой (а он на высоте от 20 до 30 км над Землей) остался под ним.

Уже на высоте 19 километров вода кипит при температуре человеческого тела, а начиная с 35 километров – при 0°C. Выше вода уже не может находиться в жидком состоянии. Дыхание без специальной аппаратуры невозможно, а по ярким звездам можно ориентироваться даже днем. Это стратосфера.

Почти космос. Хотя для кого-то уже. Американская компания World View Enterprises планирует отправлять туристов в стратосферу в ближайшее время. Подобные околокосмические путешествия рассматриваются как бюджетная альтернатива туристическим полетам в космос.

Конечно, покоряли стратосферу и до Баумгартнера. Предыдущий рекорд, продержавшийся почти 50 лет, был установлен советским парашютистом Евгением Андреевым 1 ноября 1962 года. Прыгал он тогда с высоты 25,5 километров.

А уже через 2 года после прыжка Баумгартнера, 24 октября 2014 года, вице-президент компании Google Алан Юстас поднялся на еще большую высоту – 41,42 км и совершил прыжок со стабилизирующим парашютом. Правда, в отличие от прыжка Баумгартнера, который в прямом эфире на YouTube смотрели более 8 миллионов человек, его прыжок не привлек столько внимания, так как не был столь разрекламирован.

Линия Кармана – 100 километров

Космос начинается там, где авиация становится невозможной. Руководствуясь этим принципом, Международная авиационная федерация установила условную границу между атмосферой и космосом на высоте 100 километров над уровнем моря.

Начиная с этой высоты использовать крылья для полета уже не имеет смысла. Для того чтобы создать подъемную силу и лететь, необходимо развить скорость, превышающую первую космическую, а это 7,9 км/с. Но достигнув этой скорости, любой объект выходит на околоземную орбиту и превращается в спутник Земли. Впервые определил эту высоту американский ученый Теодор фон Карман. В честь него ее и назвали. Строго говоря, атмосфера Земли продолжается и выше линии Кармана, но дальше она крайне разрежена и состоит в основном из атомов водорода.

Полеты к линии Кармана и выше недоступны простой авиации. 19 июля 1963 года летчик-испытатель NASA Джозеф Уокер на гиперзвуковом ракетоплане North American X-15 достиг высоты 106 км. А еще через месяц – 108 км.

Второй раз в истории гиперзвуковой летательный аппарат преодолел границу между атмосферой и космосом в 2004 году. В период с 21 июня по 4 октября 2004 года экипажем SpaceShipOne, боровшимся за Ansari X Prize, было совершено 3 таких полета, максимальная высота последнего из которых составила 112 км.

На высоте 120 километров уже начинаются орбиты спутников-шпионов. Низкая орбита удобна для видовой разведки, когда разведданные собираются с помощью фотосъемки поверхности. Но продолжительность жизни спутников на столь низких орбитах вследствие близости атмосферы колеблется от нескольких месяцев до нескольких лет.

«Обитаемый пояс» – 200–500 км

Высота орбиты Международной космической станции – 413–418 км, станции «Мир» – 354?374 км. Первая в мире пилотируемая орбитальная станция «Салют-1» 19 апреля 1971 года была выведена на орбиту 200–222 км.

Все орбиты в пределах 200–500 км.Такой выбор не случаен. Выше поднимать пилотируемую орбитальную станцию нельзя, так как это опасно для космонавтов. Начиная с высоты 500 километров повышается уровень радиации.

Ниже тоже нельзя. Космическая станция будет «цепляться» за атмосферу, которая хоть и разреженная, но все же оказывает аэродинамическое сопротивление космическим аппаратам на низких орбитах.

Ежедневно высота орбиты МКС, вследствие сопротивления атмосферы и под воздействием силы притяжения Земли, уменьшается на 150–200 метров. Не случайно каждый раз при посещении станции пилотируемыми и грузовыми кораблями ее орбиту поднимают выше.

Кроме того, более высокие орбиты были бы невыгодны по экономическим причинам, так как доставка грузов в этом случае обходилась бы дороже.

Нижняя граница радиационного пояса – 500 км

Начиная с высоты 500 км возрастает интенсивность излучения радиационных поясов, удерживающих захваченные магнитным полем нашей планеты электроны и протоны солнечного ветра.

Предсказанные еще Николой Теслой, они были открыты с началом первых космических полетов.

Радиационные пояса защищают нашу планету, в том числе орбитальные станции, размещенные на низких орбитах, от космической радиации. Но одновременно являются серьезным препятствием на нашем пути в космос. Космонавты, пролетающие радиационные пояса, подвергаются действию радиации, а если прохождение поясов придется на время солнечных вспышек, то могут и погибнуть.

Сторонники теории лунного заговора называют непреодолимость радиационных поясов без вреда для здоровья астронавтов одной из причин невозможности полетов американцев на Луну.

Всегда считалось, что поясов два. Первый, находящийся на высоте в среднем 4 000 км над Землей, состоит в основном из протонов.

Второй, расположен выше – ориентировочно на высоте 17 000 км – и состоит в основном из электронов. Между первым и вторым имеется щель, расположенная в интервале от 2 до 3 радиусов Земли. Кроме того, нижняя граница внутреннего радиационного пояса располагается на разных высотах над поверхностью планеты. Над Атлантикой пояс может спускаться до высоты 500 км, а над Индонезией – до 1300 км

Не так давно NASA заявило об обнаружении третьего радиационного пояса. Расположился он между двумя уже обнаруженными и имеет, по-видимому, временный характер. Открыт пояс был зондами-близнецами Van Allen Probes, запущенными в августе 2012-го.

Космические аппараты названы так в честь Джеймса Ван Аллена – ученого, считающегося первооткрывателем радиационного пояса. Его именем в англоязычном мире пояса так и называют: пояса Ван Аллена.

Орбита «Иридиума» – 780 километров

Увидев яркую вспышку в ночном небе, чем-то похожую на след падающей звезды, кто-то поспешит загадать желание, но многие уже знают: не звезда это вовсе. Тысячи людей по всему миру выходят на улицу в определенное время, что бы увидеть то, что называется вспышкой «Иридиума».

Орбитальная группировка космических аппаратов спутниковой телефонной связи «Иридиум» начала создаваться в 90-х годах прошлого века. Первоначально планировалось запустить на орбиту 77 спутников, а так как это число соответствует атомному числу химического элемента иридия, то и кампанию было решено назвать «Иридиум».

В настоящий момент 66 спутников группировки расположены на орбите высотой 780 километров. Еще несколько запасных спутников (так называемый орбитальный запас) размещены на орбите 650 км и поднимаются на более высокую орбиту в случае отказа одного из основных.

Наблюдаемые с Земли яркие вспышки возникают вследствие отражения солнечного света гладкими поверхностями антенн спутников. Выглядит это как плавное нарастание и последующее затухание ярчайшей звезды, движущейся по ночному небосводу. Вспышка продолжается менее 10 секунд. Но за это время яркость вспыхнувшей «звездочки» достигает минус восьмой звездной величины. Для сравнения, звездная величина Венеры – минус 4,6.

Примечательно, что спутники системы «Иридиум» известны и в связи с первым случаем столкновения двух космических аппаратов. 10 февраля 2009 года выведенный из эксплуатации российский военный спутник «Космос-2251» не поделил орбиту с действующим спутником Iridium 33. В результате столкновения, произошедшего на высоте 788,6 километра над полуостровом Таймыр, оба космических аппарата разрушились. Образовавшиеся обломки, а это около 600 фрагментов размером более пяти сантиметров, хотя и остались на прежней орбите, но впоследствии, вероятно, будут снижаться, что создает угрозу для космических аппаратов, находящихся на более низких орбитах, в том числе для МКС.

Орбиты навигационных спутников – 19 400?23 222 км

Сейчас жизнь сложно представить без спутниковой навигации. Особенно если вы управляете автомобилем. Изначально предназначенная для военных целей спутниковая навигация повсеместно проникла в гражданскую жизнь. Как высоко навигационные спутники над нами?

Космические аппараты российской системы навигации ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) занимают самую низкую среди других навигационных систем орбиту. Ее высота составляет 19 400 км.

Немного выше расположились спутники американской системы глобального позиционирования GPS (Global Positioning System) – 20 200 км.

Европейское космическое агентство выводит свои аппараты на высоту 23 222 км.

Стараются не отставать и другие страны. Ведь наличие своей такой системы – вопрос национальной безопасности. Так, Китай строит свою навигационную систему Beidou. 27 спутников планируется разместить на высоте 21 528 км – это так называемая средняя околоземная орбита. Как раз между орбитами американских и европейских спутников. Еще три спутника – на геосинхронной орбите, и пять – на геостационарной орбите.

Глобальные, охватывающие всю поверхность планеты навигационные системы не всем странам по карману. Поэтому некоторые строят свои региональные системы спутниковой навигации.

Японская QZSS (Quasi-Zenith Satellite System – «Квазизенитная спутниковая система») доступна только на территории этой страны. Но зато для ее строительства достаточно только трех спутников, выведенных на высокую эллиптическую орбиту. Квазизенитной она называется потому, что орбита позволяет спутнику держаться более 12 часов в день высоко в небе, то есть практически в зените. Высота в апогее – 42 164 км.

Индия, запустившая в апреле этого года очередной спутник региональной спутниковой системы навигации IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System), строит систему из семи спутников на геосинхронной орбите высотой 35 786 км, три из которых будут на геостационаре.

Геостационар – 35 786 километров

На высоте 35 786 км над экватором Земли расположена орбита, имеющая для нас незаменимую практическую ценность, – геостационарная. Спутник, находясь на этой орбите, обращается вокруг Земли с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения нашей планеты вокруг своей оси. Он фактически зависает над одной точкой поверхности.

Для наблюдателя с Земли космический аппарат на геостационарной орбите находится все время в одной точке. Обратите внимание, что антенны для приема спутникового телевидения, так называемые «тарелки», всегда направлены на невидимую дугу в небе – геостационарную орбиту. А антенны одного оператора в одну точку.

На этой орбите находятся спутники, ведущие прямое телерадиовещание, дополняющие навигационные системы, коммуникационные спутники и другие. Это единственная орбита, использование которой регулируется международными правилами, так как количество мест, позиций, где можно разместить спутник так, чтобы он не создавал помех другим космическим аппаратам, ограничено.

Так как геостационарная орбита «не резиновая», то отработавшие свое время спутники, используя еще оставшееся в них топливо, поднимают на более высокую орбиту. Эта орбита, расположенная на 200–300 км выше геостационарной, называется орбитой захоронения, где эти спутники могут находиться до 2000 лет, пока мы не придумаем, что с ними делать дальше.

Интересной идеей, связанной с геостационарной орбитой, является концепция строительства космического лифта. Доставка грузов на околоземную орбиту по-прежнему дорога. Лифт в космос более привлекателен в этом плане по сравнению и с одноразовыми, и даже многоразовыми ракетами.

Основой лифта является трос (или лента, в зависимости от проекта), протянутый с поверхности планеты к орбитальной станции, расположенной на геостационарной орбите. По этому тросу будет передвигаться подъемник с грузом.

Подняться на геостационарную орбиту на таком лифте можно будет за неделю, но стоить это будет сравнительно недорого. Вот только материала достаточно легкого и прочного для создания такого троса пока еще не создано.

Луна. Расстояние до Земли – 384 467 км

А теперь сравним все эти орбиты с расстоянием до Луны. Среднее расстояние до нашего единственного естественного спутника – 384 467 км. Это примерно 30 земных диаметров, почти 10 геостационарных орбит, или 925 орбит МКС.

Но это расстояние сопоставимо с самой высокой точкой орбиты российского космического телескопа «Радиоастрон» (он же «Спектр-Р»). На момент запуска высота апогея эллиптической орбиты телескопа составляла 333 455 км. При этом перигей орбиты составил 600 км. Что, к примеру, сопоставимо с высотой низкой околоземной орбиты американского космического телескопа «Хаббл» (569 км).

Но орбита телескопа не постоянна. На него влияет гравитация нашего спутника. Предполагается, что за 5 лет притяжение Луны поднимет апогей орбиты телескопа до высоты 390 000 км.

Не является постоянной и орбита Луны. Наш спутник отдаляется от Земли на 4 сантиметра в год. Это позволяет некоторым ученым предполагать, что Луна рано или поздно покинет орбиту Земли и превратится в самостоятельную планету.

Но пока этого не случилось, надеемся, что человечество все-таки слетает к Луне еще раз, поднявшись на заветные 384 467 км.

Роскосмос готовится к участию в проекте строительства окололунной посещаемой станции Deep Space Gateway (DSG), предложенном NASA. Идея состоит в создании многомодульной посещаемой станции на гало-орбите в нескольких тысячах километров от Луны. Такая станция должна стать новой лабораторией для изучения космических эффектов и опорой для дальнейших исследовательских пилотируемых полетов на Луну и Марс.

Проект был представлен NASA в марте 2017 года, когда стал очевидным курс на Луну новой администрации президента США Дональда Трампа. NASA при Бараке Обаме отказалась от идей достижения Луны и обозначила целью Марс с переходным этапом посещения околоземного астероида - Asteroid Redirect Mission. Ввиду сложности, а главное длительности, обозначенной стратегии, подход нового президента направлен на приближение каких-либо существенных результатов. Сначала он запустить к Луне людей сразу в первом испытательном полете ракеты SLS и корабля Orion в 2019 году, но технические специалисты отговорили - риск высок.

От Луны проще стартовать и к Марсу. Если собирать марсианский корабль на окололунной гало-орбите, постепенно подвозя баки с топливом и элементы конструкции, то можно сэкономить до трети массы топлива на полет, по сравнению со стартом с околоземной орбиты. Можно добиться еще большей экономии, если прихватить часть станции в виде отсека марсианского корабля.

Не стоит забывать и политический мотив. Сегодня главный внешнеполитический противник США - Китай. И он уже приближается к созданию своей собственной околоземной станции. Поэтому США важно подчеркнуть сохраняющееся технологическое превосходство, лунная станция для этого отлично подходит, и здесь Россия, Европа и Япония просто помогают в этом.

Какой же интерес тут у России?

Несмотря на политические разногласия России с США, в российской космической отрасли возобладал здравый смысл, подкрепленный экономическими мотивами. Для Роскосмоса сотрудничество с NASA в 90-е годы по программе «Мир», и в 2000-е по программе МКС практически обеспечило сохранность и высокий уровень пилотируемой космонавтики. Проект МКС на сегодня продлен до 2024 года, и после него никто не мог бы назвать достойную и одновременно посильную для бюджета цель. Несмотря на декларируемые лунные амбиции, как только зашла речь о деньгах при принятии Федеральной космической программы на 2015-2025, под нож первым делом пошла сверхтяжелая ракета, без которой достижение Луны крайне затруднено. Была надежда на четырехпусковую схему с «Ангарой А5В», но и о ней пришлось забыть, когда стало ясно что для этой ракеты нет другого спроса, а на Восточном будет только один стартовый стол. Смогли сохранить только разработки межпланетного космического корабля «Федерация», но без «Ангары-А5В» он обречен на околоземные полеты, где сейчас доминирует готовый к работе «Союз-МС».

Даже если предположить, что в бюджете нашлись деньги на сверхтяжелую ракету, стоит ли надрывать отрасль десять лет ради того, чтобы повторить прогулку Армстронга 60-летней давности? А что потом? Свернуть все работы и забыть, как сделали США в 70-е?

В результате, до вчерашнего дня, Роскосмос находился в патовой ситуации - лететь на Луну денег и особого смысла нет, а около Земли есть смысл летать только на МКС, которая скоро закончится. Но с вхождением в лунное партнерство всё меняется.

Во-первых, снова появляются возможности получения заказов на разработку и эксплуатацию техники для NASA. Во-вторых, в сверхтяжелой ракете и межпланетных полетах появляется долговременный смысл, ведь мы не просто летим за самоутверждением, а летим на работу для развития техники и продвижения человечества в дальний космос, причем в значительной степени не за свой счет. В-третьих, отрасль получает столь долгожданный новый стимул развития: наконец появляется смысл в корабле «Федерация», новых модулях станции, системах жизнеобеспечения, скафандрах, приборах, лунных спутниках , луноходах... Молодые коллективы наконец могут реализовать себя не в повторении советских схем, а привнести что-то свое на современном уровне.

Участие Роскосмоса помогает и NASA. Программы, которые NASA пыталось развивать в одиночку: Constellation, Asteroid Redirect Mission, оказались очень уязвимы к переменам внутриполитического курса. Международное же партнерство налагает взаимные обязательства и отказ о какого-то проекта приобретает не только экономический, но и политический окрас, и тут никто не захочет терять лишние очки. Это касается и российских международных программ.

Так что, несмотря на преобладающее участие США в проекте DSG, зависимость партнеров тут взаимная, что, собственно, и называется сотрудничеством в освоении космоса. Можно это только приветствовать.