КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ - Форум

Вернер фон Браун, архитектор американской космической программы, интегрировал космические станции в свое долгосрочное видение освоения
космоса силами США. Сопровождая многочисленные статьи фон Брауна на
космическую тему в популярных журналах, художники оформляли их рисунками
концептов космических станций. Эти статьи и рисунки в свое время
поспособствовали развитию общественного воображения и подогрели интерес к
космическим исследованиям.
В этих концептах космических станций люди жили и работали в открытом космосе. Большинство станций были похожи
на огромные колеса, которые вращались и генерировали искусственную
гравитацию. Корабли приходили и уходили, как в обычном порту. Они
доставляли грузы, пассажиров и материалы с Земли. Уходящие рейсы
направлялись на Землю, Луну, Марс и дальше. В то время человечество не
до конца понимало, что видение фон Брауна станет реальностью очень
скоро.
США и Россия развивают орбитальные космические станции с 1971 года. Первыми станциями в космосе были российский «Салют», американский Skylab и российский «Мир». А с 1998 года США, Россия, Европейское космическое агентство, Канада,
Япония и другие страны построили и стали развивать Международную
космическую станцию (МКС) на земной орбите. На МКС люди живут и работают в космосе уже больше десяти лет.
В этой статье мы рассмотрим первые программы космических станций, их
использование в настоящем и будущем. Но сначала давайте подробно
разберемся, зачем вообще нужны эти космические станции.
Зачем строить космические станции?

Есть масса причин для строительства и эксплуатации космических станций,
включая исследования, промышленность, разведку и даже туризм. Первые
космические станции были построены для изучения долгосрочных последствий
влияния невесомости на организм человека. В конце концов, если
астронавты когда-нибудь полетят на Марс или на другие планеты, сначала
нам нужно узнать, как длительное воздействие невесомости влияет на людей
в течение месяцев долгого полета.
Космические станции также представляют собой передовую для исследований, которые невозможно
провести на Земле. Например, гравитация изменяет способ организации
атомов в кристаллы. В невесомости может сформироваться практически
идеальный кристалл. Такие кристаллы могут стать отличными
полупроводниками и лечь в основу мощных компьютеров. В 2016 году NASA
планирует основать на МКС лабораторию для исследования сверхнизких
температур в условиях невесомости. Другой эффект гравитации — в процессе
горения направленных потоков она порождает нестабильное пламя, в
результате чего изучение их становится достаточно трудным. В невесомости
запросто можно исследовать стабильные малоподвижные потоки пламени. Это
может стать полезным для изучения процесса горения и создания печей,
которые будут меньше загрязнять окружающую среду.
Высоко над Землей перед глазами участников космической станции открывается
уникальный вид на земную погоду, рельеф, растительность, океаны и
атмосферу. Кроме того, поскольку космические станции выше атмосферы
Земли, их можно использовать в качестве пилотируемых обсерваторий для
космических телескопов. Атмосфера Земли не будет мешать. Космический
телескоп Хаббла сделал массу невероятных открытий именно благодаря своей
дислокации.
Космические станции можно приспособить в качестве космических отелей. Именно Virgin Galactic, которая в настоящее время
активно развивает космический туризм, планирует основать отели в
космосе. С ростом коммерческого освоения космоса космические станции
могут стать портами для экспедиций на другие планеты, а также целыми
городами и колониями, которые могли бы разгрузить перенаселенную
планету.
Теперь, когда мы узнали, зачем нужны космические станции, давайте посетим некоторые из них. Начнем со станции «Салют» — первой из
космических.
«Салют»: первая космическая станция

Россия (а тогда Советский Союз) первой вывела космическую станцию на орбиту.
Станция «Салют-1» вышла на орбиту в 1971 году, став сочетанием
космических систем «Алмаз» и «Союз». Система «Алмаз» первоначально
создавалась для военных целей. Космический корабль «Союз» перевозил
космонавтов с Земли на космическую станцию и обратно.
«Салют-1» была 15 метров в длину и состояла из трех основных отсеков, где
располагались рестораны и зоны отдыха, хранилища еды и воды, туалет,
станция управления, тренажеры и научное оборудование. Первоначально
экипаж «Союз-10» должен был жить на борту «Салют-1», но их миссия
столкнулась с проблемами стыковки, которая помешала войти в космическую
станцию. Экипаж «Союза-11» стал первым, успешно поселившимся на
«Салют-1», на котором проживал в течение 24 дней. Тем не менее этот
экипаж трагически погиб по возвращению на Землю, когда капсула
разгерметизировалась при входе в атмосферу. Дальнейшие миссии на
«Салют-1» были отменены, а космический корабль «Союз» был переработан.
После «Союза-11», Советы запустили еще одну космическую станцию, «Салют-2»,
но она не смогли выйти на орбиту. Потом были «Салюты-3-5». Эти запуски
испытали новый космический аппарат «Союз» и экипаж для длительных
миссий. Одним из недостатков этих космических станций было то, что у них
был только один стыковочный узел для корабля «Союз», и его нельзя было
повторно использовать.
29 сентября 1977 года Советский Союз запустил «Салют-6». Эта станция была оснащена вторым стыковочным узлом,
поэтому станцию можно было повторно отправить, используя беспилотное
судно «Прогресс». «Салют-6» работал с 1977 по 1982 год. В 1982 году был
запущен последний «Салют-7». Он приютил 11 экипажей и проработал в
течение 800 дней. Программа «Салют» в конечном итоге привела к
разработке космической станции «Мир», о которой мы поговорим позже.
Сначала давайте рассмотрим первую американскую космическую станцию
Skylab.
Skylab: первая американская космическая станция

США вывели свою первую и единственную космическую станцию Skylab-1 на
орбиту в 1973 году. Во время старта космическая станция была повреждена.
Метеоритный щит и одна из двух основных солнечных панелей станции были
сорваны, а другая солнечная панель не раскрылась полностью. По этим
причинам у Skylab было мало электричества, а внутренняя температура
поднималась до 52 градусов Цельсия.
Первый экипаж «Skylab-2» был запущен через 10 дней, чтобы починить слегка поврежденную станцию.
Экипаж «Skylab-2» раскрыл оставшуюся солнечную панель и настроил
зонтичный тент для охлаждения станции. После ремонта станции астронавты
провели 28 дней в космосе, проводя научные и биомедицинские
исследования.
Будучи модифицированной третьей ступенью ракеты «Сатурн-5», Skylab состояла из следующих частей:

• Орбитальная мастерская (в ней жила и работала четверть экипажа).
  
  
• Шлюзовый модуль (позволявший выход на внешнюю часть станции).
  
  
• Множественный стыковочный шлюз (позволял сразу нескольким кораблям «Аполлон» стыковаться со станцией одновременно).
  
  
• Крепление для телескопа «Аполлон» (там были телескопы для наблюдений за Солнцем,
  звездами и Землей). Имейте в виду, что космический телескоп Хаббла тогда
  еще не был построен.
  
  
• Космический аппарат «Аполлон» (командный и служебный модуль для транспортировки экипажа на Землю и обратно).
  

Skylab был укомплектован двумя дополнительными экипажами. Оба этих экипажа провели 59 и 84 дня на орбите соответственно.Skylab не должен был стать постоянной космической дачей, а скорее мастерской, в
которой США протестировали бы влияние длительного пребывания в космосе
на тело человека. Когда третий экипаж покинул станцию, она была
заброшена. Очень скоро интенсивная солнечная вспышка свела ее с орбиты.
Станция упала в атмосферу и сгорела над Австралией в 1979 году.
Станция «Мир»: первая постоянная космическая станция

В 1986 году русские запустили космическую станцию «Мир», которая должна
была стать постоянным домом в пространстве. Первый экипаж, состоявший из
космонавтов Леонида Кизима и Владимира Соловьева, провел на борту 75
дней. В течение следующих 10 лет «Мир» постоянно усовершенствовалась и
состояла из следующих частей:

• Жилые помещения (где располагались отдельные каюты экипажа, туалет, душ, кухня и мусорный отсек).
  
  
• Переходный отсек для дополнительных модулей станции.
  
  
• Промежуточный отсек, соединявший рабочий модуль с задними стыковочными портами.
  
  
• Топливный отсек, в котором хранились топливные баки и ракетные двигатели.
  
  
• Астрофизический модуль «Квант-1», в котором были телескопы для изучения галактик, квазаров и нейтронных звезд.
  
  
• Научный модуль «Квант-2», предоставлявший оборудование для биологических
  исследований, наблюдений за Землей и космических прогулок.
  
  
• Технологический модуль «Кристалл», в котором проводились биологические эксперименты; он
  был оснащен доком, к которому могли пристыковаться американские шаттлы.
  
  
• Модуль «Спектр» использовался для наблюдений за природными ресурсами Земли и
  земной атмосферой, а также для поддержки биологических и
  естественнонаучных экспериментов.
  
  
• Модуль «Природа» содержал радар и спектрометры для изучения атмосферы Земли.
  
  
• Стыковочный модуль с портами для будущих стыковок.
  
  
• Судно снабжения «Прогресс» — беспилотный корабль дооснащения, который
  привозил новую пищу и оборудование с Земли, а также увозил отходы.
  
  
• Космический аппарат «Союз» обеспечивал основной транспорт с Земли и обратно.
  

В 1994 году в рамках подготовки к Международной космической станции
астронавты NASA провели время на борту «Мира». Во время пребывания
одного из четырех космонавтов, Джерри Линенджера, на станции «Мир»
возник бортовой пожар. Во время пребывания Майкла Фоала, другого из
четырех космонавтов, судно снабжения «Прогресс» врезалось в «Мир».Российское
космическое агентство больше не могло содержать «Мир», поэтому вместе с
NASA договорилось отказаться от «Мира» и сосредоточиться на МКС. 16
ноября 2000 года было решено отправить «Мир» на Землю. В феврале 2001
года ракетные двигатели «Мира» замедлили станцию. Она вошла в земную
атмосферу 23 марта 2001 года, сгорела и развалилась. Обломки упали в
южной части Тихого океана возле Австралии. Это положило конец первой
постоянной космической станции.
Международная космическая станция (МКС)

В 1984 году президент США Рональд Рейган предложил странам объединиться и
построить постоянно обитаемую космическую станцию. Рейган видел, что
промышленность и правительства будут поддерживать станцию. Чтобы снизить
огромные затраты, США скооперировалась с 14 другими странами (Канадой,
Японией, Бразилией и Европейским космическим агентством, представленным
остальными странами). В процессе планирования и после развала Советского
Союза США пригласили Россию в кооперацию в 1993 году. Число
стран-участников выросло до 16. NASA взяло на себя инициативу в
координации строительства МКС.
Сборка МКС на орбите началась в 1998 году. 31 октября 2000 года был запущен первый экипаж из России. Три
человека провели почти пять месяцев на борту МКС, активируя системы и
проводя эксперименты.
В октябре 2003 года Китай стал третьей космической державой, и с тех пор занимается полноценной разработкой
космической программы, а в 2011 году вывел на орбиту лабораторию
«Тяньгун-1». «Тяньгун» стал первым модулем для будущей космической
станции Китая, которую планировалось завершить к 2020 году. Космическая
станция может служить как гражданским, так и военным целям.
Будущее космических станций

На самом деле мы находимся только в самом начале развития космических
станций. МКС стала огромным шагом вперед после «Салюта», Skylab и
«Мира», но мы все еще далеки от реализации крупных космических станций
или колоний, о которых писали фантасты. Ни на одной из космических
станций до сих пор нет гравитации. Одна из причина для этого — нам нужно
место, в котором мы сможем проводить эксперименты в условиях
невесомости. Другая — у нас просто нет технологий для вращения такой
крупной структуры, чтобы производить искусственную гравитацию. В будущем
искусственная гравитация станет обязательной для космических колоний с
крупным населением.
Другая интересная идея заключается в расположении космической станции. МКС требует периодического ускорения
из-за нахождения на низкой околоземной орбите. Тем не менее есть два
места между Землей и Луной, которые называются точками Лагранжа L-4 и
L-5. В этих точках земная и лунная гравитации сбалансированы, поэтому
объект не будет притягиваться Землей или Луной. Орбита будет стабильной.
Сообщество, которое именует себя «обществом L5», было сформировано 25
лет назад и продвигает идею расположения космической станции в одной из
этих точек. Чем больше мы узнаем о работе МКС, тем лучше будет следующая
космическая станция, и мечты фон Брауна и Циолковского наконец станут
реальностью.

Интересные факты об МКС


Междунаро́дная косми́ческая ста́нция, сокр. МКС — пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс
Строение станции МКСВ каждом из 14 модулей находятся исследовательские лаборатории, хозяйственные помещения, склады, спальные места, тренажеры.
Наружная обшивка космической станции оснащена солнечными батареями. Там же
проходят научные исследования, которые требуют невесомости и вакуума.
Для этого космонавт надевает специальный защитный костюм, за спиной
которого находится баллон с кислородом.
Этапы строительства МКС

Международная космическая станция первые два года существовала без изменений. Затем
постепенно к ней поочередно пристыковывали модули. За каждый из них
отвечает одна страна. Россией построено 5 модулей (Звезда, Пирс, Поиск,
Заря, Рассвет), США – 7 (Юнити, Купола, Квест, Гармония, Транквилити,
Дестени, Леонардо). Европа построила Колумбус, а Япония – Кибо.
Строительство МКС проходит на орбите. Сами же модули конструируются на земле. Вся
Космическая станция весит более 417 тонн. Если к ней пристыкован шаттл
Союз, то вес значительно увеличивается. Внутреннее ее пространство
напоминает довольно узкие коридоры цилиндрической формы, объем
составляет тысячу кубометров.
План-схема устройства космической станции

На план-схеме указаны все имеющиеся модули и блоки с их названиями и
порядком соединения друг с другом. При этом, МКС на сегодня не является
завершенной. В проекте строительство еще 5 модулей и блоков. На схеме
они имеют белый фон.
Фото Земли при установленной максимальной выдержке. Белые пятна – молнии.

МКС находится на расстоянии более 400 км от Земли. Оно варьируется в
пределах 413-429 км. Исходя из законов физики, станция со временем сама
немного снижается к Земле и потому ее курс периодически необходимо
менять. Это связано с трением корабля об остатки атмосферы.
Высота полета МКС зависит от влияний Солнца, а также от наличия космического
мусора. Нельзя допускать, чтобы космические обломки врезались в обшивку
либо пролетали в непосредственной близости. Поэтому экипажу приходится
иногда лавировать.
Скорость движения станции МКС на орбитеРоссийские шаттлы Союз и Прогресс на фоне земли. Фотография сделана с использованием длительной выдержки

МКС по орбите пролетает с огромной скоростью – 27700 км/час. Полет вокруг
Земли у станции занимает 92 минуты. За сутки она успевает сделать почти
16 таких полетов. Это значит, что космонавты могут наблюдать за 24 часа
16 закатов и восходов, столько же дней и ночей. Жизнь на орбите идет
бешеными темпами.
По той причине, что время на станции и на Земле отличаются, веб-камера в ускоренном режиме
транслирует нам периодическую смену ночи на день. Более того, за
несколько часов при слабой облачности с орбиты можно увидеть картинку
всех материков, океанов и даже крупных городов.
Туризм на международной космической станцииTracy Caldwell Dyson любуется Землей с космической станции

За свою историю МКС посетило более 28 экспедиций, общая численность
которых приближается к 200. Если сравнивать с российской станцией Мир,
где побывало только 104 члена экипажа, МКС можно считать рекордсменкой.
МКС стала пристанищем для первых космических туристов. 8 человек на
коммерческой основе успели побывать на ней, заплатив при этом сумму в
размере 20-30 млн. американских долларов.
С высоты орбиты Земля выглядит поистине великолепно и завораживающе.
Неудивительно, что все больше людей желают потратить круглую сумму,
чтобы увидеть эту красоту своими глазами ну и, конечно, почувствовать
себя вне законов гравитации.
Начиная с 2014 года, предложения по космическому туризму расширены. Теперь
полететь в космос можно значительно дешевле, используя межорбитальный
корабль. В ближайшем будущем ожидается, что возможностей таких станет
гораздо больше и туристы, побывавшие на орбите, будут исчисляться
тысячами.
Столица России ночью

С МКС можно увидеть не только континенты и океаны, а и города, горы,
ураганы, грозы с молнией и сияние звезд. Сверху картинка выглядит
фантастично, и даже негативные явления как извержения вулкана, поражают
своей красотой.
Египетская пустыня и пыль, идущая в Красное море

Одних фотографий недостаточно, чтобы оценить настоящую явь. Небольшое видео о
Земле с МКС дает более обширное представление о том, как выглядит наша
планета и как она существует:
[youtube id=O3nOO3D3XuU width=840 height=490]
Этот видеоролик считается одним из лучших, смонтированный из снимков, сделанных астронавтами.
Онлайн-камера не может передать всю атмосферу, царствующую на корабле. По техническим
причинам иногда она не вещает. Большую часть времени все же можно
понаблюдать не только за Землей, а и за членами экипажа, а также за
звездным небом.
Космическое время и распорядок работы на МКСРабота астронавта в открытом космосе

В космосе применяется свой, если можно так выразиться, часовой пояс
(UTC). Это лондонское время, с московским оно отличается зимой на 3
часа, а летом – на четыре.
Подъем у экипажа корабля начинается в 6 утра, а отбой в половину десятого.
Рабочий день начинается и заканчивается с доклада на Землю, которые
делают космонавты руководству своей страны. Экипаж насчитывает 6-7
человек, это представители всех стран-участниц проекта.
Доклады, проходящие в периоды времени 7:30-8:00 и 18:30-19:00, также можно
увидеть и послушать по онлайн-трансляции. Часть из них проходит на
русском языке.
Астронавт Даг Уилок занимается физкультурой на беговой дорожке

Свой день сотрудники МКС начинают с гигиенических процедур. Они обязаны
ежедневно работать на тренажерах, а также проводить различные
биологические и технологические эксперименты по заказу
научно-исследовательских институтов. Некоторые из них требуют выхода в
открытый космос. Также при сбое корабля в работе космонавты обязаны
провести его диагностику и разрешить проблему.
Самое захватывающее явление для созидателей возле онлайн-камер – это стыковка
со станцией российских космических шаттлов и японских и европейских
грузовых кораблей. Американская программа по запуску космических
кораблей свернута, и астронавты этой страны добираются на Союзе вместе с
российскими коллегами.
Свободное время экипаж проводит за книгами и вблизи иллюминаторов.
Траектория полета станции МКСМКС пролетает вокруг планеты Земля по определенным траекториям.
С помощью онлайн-карты ее полета можно быстро сориентироваться, в каком
месте МКС находится относительно Земли в данный момент, в какую сторону
она движется и на какой части планеты день, а на какой ночь.
Непредвиденные происшествия на станцииМКС, как и любой другой механизм, подвержен риску появления поломок и сбоев в
работе. Наибольшей трагедией в истории Международной космической
станции стала гибель шаттла Коламбия в 2003 г. После этого целых два с
половиной года полеты американских челноков в космос были под запретом.
Именно поэтому строительство станции замедлилось и до сих пор считается
незавершенным.
Нередко из-за некорректной установки или стыка ломаются солнечные батареи,
установленные на обшивке корабля, которые также приходится ремонтировать
астронавтам. В российских модулях трижды наблюдался отказ электроники в
работе, а в 2006 году вообще произошло задымление корабля.
Фотографии МКС, сделанные любителямиСнимок МКС с Земли при максимально установленной выдержке на фотоаппарате

Имея в руках серьезную технику, можно даже сделать фото МКС с реальным ее очертанием.

МКС, снятая 24.01.2013 в Сиднее

Следует отметить, что за счет огромной скорости, с которой движется станция, в
телескоп ее увидеть довольно сложно. Поэтому лучше использовать систему
наведения go-to.
При отсутствии профессионального телескопа лучшим выходом из ситуации станет
веб-камера. Современные технологии дают возможность узнать о
местонахождении космической станции с помощью обычного телефона.
Специальное приложение заблаговременно оповестит Вас об этом.

OrionПосле трагедии с шаттлом «Колумбия» авторитет кораблей программы Space Shuttle был серьезно подорван, и перед NASA появилась
задача создать новый многоразовый пилотируемый челнок. В середине 2000-х
годов этот проект получил название Crew Exploration Vehicle, однако
впоследствии обрел более звучное и красивое имя – «Орион». «Орион» - это частично пилотируемый многоразовый корабль, который, по сути, повторяет технический дизайн кораблей серии
«Аполлон», но обладает куда более совершенной «начинкой», особенно
электронной. Обновлению подверглось почти все - даже туалет в новом
челноке будет по образу тех, что используются на МКС. Предполагается, что корабли «Орион» начнут с околоземной деятельности – в основном, займутся доставкой астронавтов на
орбитальную станцию. Потом начнется самое интересное: представители NASA
заявляют, что новый челнок сможет вернуть человека на Луну, поможет
высадить астронавтов на астероид и даже сделать «следующий большой
скачок» (Next Giant Leap – уже официально один из слоганов,
сопутствующих программе «Орион») – позволить человеку, наконец, ступить
на поверхность Марса. Первое серьезное испытание (Exploration Flight Test-1) во многом готового корабля начнется уже в декабре 2014 года – правда,
это будет лишь орбитальный и непилотируемый полет для проведения
первичных тестов. Первый же полет астронавтов на «Орионе» запланирован
на начало 2020-х годов. Самой привлекательной, и от того наиболее
вероятной (из-за своей сравнительно низкой цены) пилотируемой миссией,
уготованной NASA новому челноку, пока что является посещение астероида,
предварительно доставленного на лунную орбиту. ^{Концепт челнока «Орион» / ©NASA} SpaceShipTwoБританская компания Virgin Galactic во главе с миллиардером Ричардом Брэнсоном является одним из локомотивов
космического туризма и вскоре собирается поднять коммерческую
космонавтику на новую ступень. Приблизительно к концу 2014 года начнутся первые пассажирские запуски суборбитального челнока SpaceShipTwo, который за 250 тыс. долларов будет способен прокатить шестерых
счастливчиков на высоте 110 км над уровнем моря. Это на 10 км выше, чем
Линия Кармана – установленная Международной авиационной федерацией
граница между атмосферой Земли и космическим пространством. Ракеты при запуске SpaceShipTwo не используются; вместо них челнок поднимает на необходимую высоту основной самолет –
WhiteKnightTwo, потом корабль сбрасывают, и на нем включается основной –
уже ракетный – двигатель, специально под него разработанный
(RocketMotorTwo), который и выводит корабль на заветную черту в 110 км.
Потом корабль снижается и на скорости 4200 км/ч вновь входит в атмосферу
(причем может это делать под любым углом), а затем самостоятельно
садится на аэродром. Количество записавшихся на первые полеты SpaceShipTwo стремится к тысяче. Среди них актеры Эштон Катчер и Анджелина Джоли, а
также, например, Джастин Бибер. Места для полета с Леонардо ДиКаприо
вообще разыграли на благотворительном аукционе – оказалось, многие не
прочь заплатить за такую услугу по миллиону долларов. Кстати, недавнее решение Великобритании о постройке собственного коммерческого космодрома продиктовано, помимо прочего,
необходимостью создания инфраструктуры для таких компаний, как Virgin
Galactic. В данный момент компания использует космодром Spaceport
America, располагающийся в американском штате Нью-Мексико. ^{SpaceShipTwo в самостоятельном полете / ©MarsScientific} Dawn Миссия межпланетной автоматической станции Dawn («Рассвет») уникальна: спутник должен исследовать пару карликовых планет
астероидного пояса (между Марсом и Юпитером), причем прямо с их орбиты.
Если все удастся, то этот аппарат станет первым в истории спутником,
посетившим орбиты двух разных небесных тел (не включая Землю). Разработанный в NASA и запущенный в 2007 году, а также оснащенный экспериментальным ионным двигателем, аппарат уже успешно
выполнил свое задание по исследованию каменистой протопланеты Весты в
2012 году. Все данные, полученные спутником, находятся в открытом публичном доступе. В данный момент Dawn направляется к еще более интересному объекту - ледяной Церере. Эта протопланета (ранее
классифицировавшаяся как астероид) обладает диаметром в 950 километров и
очень приближенной к сферической формой. Имея массу в треть от всего
астероидного пояса, Церера могла официально стать планетой (5-ой от
Солнца), однако в 2006 году вместе с Плутоном получила статус карликовой
планеты. По расчетам, ледяная мантия на ее поверхности может достигать
100 км в глубину; это значит, что пресной воды на Церере больше, чем на
Земле. Оба объекта – и Веста, и Церера – представляют для ученых огромный интерес. Их исследование позволит углубиться в понимание
процессов, происходящих при формировании планет, а также факторов, на
это влияющих. Прибытие Dawn на орбиту Цереры ожидается в феврале 2015 года. ^{Концепт приближающегося к Весте Dawn / ©NASA/JPL-Caltech}  New Horizons   Чуть позже, в июле 2015 года, планируется еще одно крупное событие, связанное с миссией другой межпланетной автоматической
станции. Примерно в это время орбиты Плутона достигнет запущенный NASA в
2006 году аппарат New Horizons («Новые горизонты»), миссия которого –
тщательное исследование Плутона и его спутников, а также пары объектов в
Поясе Койпера (в зависимости от того, какие будут наиболее доступны в
окружении спутника в 2015 году) В данный момент аппарат обладает ярким рекордом – он достиг наибольшей скорости в сравнении с любым аппаратом, запущенным с
Земли, и направляется к Плутону со скоростью в 16,26 км/c. Достичь этого
New Horizons помогло гравитационное ускорение, которое он получил,
пролетая вблизи Юпитера. На Юпитере и его спутниках, кстати, были протестированы многие исследовательские функции аппарата. Покинув юпитерианскую
систему, аппарат для экономии энергии погрузился в «сон», от которого
его пробудит лишь приближение Плутона. ^{Концепт New Horizons на фоне Плутона и его спутника / ©NASA} Don QuijoteМиссия межпланетной автоматической станции «Дон Кихот», разрабатываемой Европейским космическим агентством (ЕКА), поистине
рыцарская. Состоящий из двух аппаратов – исследовательского «Санчо» и
«импактного» «Идальго», «Дон Кихот» должен будет раз и навсегда
продемонстрировать – можно ли спасти человечество от неминуемого падения
астероида, заставив потенциального человекоубийцу изменить курс. Предполагается, что обе части аппарата достигнут какого-нибудь заранее выбранного астероида диаметром примерно 500
метров. «Санчо» будет вращаться вокруг него, проводя необходимые
исследования.
Когда все будет готово, «Санчо» удалится от астероида на безопасное расстояние, а «Идальго» врежется в него на
скорости 10 км/с. Затем «Санчо» вновь займется изучением объекта –
точнее тем, какие последствия оставило столкновение: изменился ли курс
астероида, насколько сильны разрушения в его структуре и т.д. «Дон Кихота» планируется запустить примерно в 2016 году. ^{Концепт Don Quijote на фоне безымянного астероида / ©ESA - AOES Medialab} Луна-ГлобВ России возрождаются проекты лунных аппаратов, а из уст ответственных за российскую космическую отрасль людей все чаще
раздаются слова о создании лунной колонии с триколором. Создание космической базы на Луне – пока что отдаленная перспектива, а вот проекты межпланетных автоматических станций по
исследованию искусственного спутника Земли вполне осуществимы прямо
сейчас, и на протяжении уже нескольких лет главным из них в России
является программа «Луна-Глоб» - фактически первый необходимый шаг на
пути к потенциальному лунному поселению. Межпланетный автоматический зонд «Луна-Глоб» в основном будет состоять из посадочного спускаемого аппарата. Он сядет на
поверхность Луны в ее южном полярном регионе, предположительно в кратере
Богуславского, и отработает механизм посадки на лунную поверхность.
Также зонд займется изучением лунного грунта – бурением с целью взятия
образцов грунта и дальнейшего его анализа на наличие льда (вода
необходима как для жизнедеятельности космонавтов, так и потенциально в
качестве водородного топлива для ракет). Запуск аппарата множество раз откладывался по различным причинам, в данный момент годом запуска называется 2015. В дальнейшем,
до запланированного на 2030-е годы пилотируемого полета, планируется
запустить еще несколько более тяжелых зондов, в том числе «Луна-Ресурс»,
которые также займутся изучением Луны и прочими необходимыми
подготовительными мероприятиями для будущей посадки космонавтов. ^{Концепт посадочного аппарата Луна-Глоб / ©Rusrep} Dream ChaserМини-шаттл Dream Chaser от компании Sierra Nevada Corporation разрабатывается для NASA в качестве надежного и
многоразового пилотируемого аппарата для суборбитальных и орбитальных
полетов. Предполагается использовать Dream Chaser для доставки
астронавтов на МКС. Запуск аппарата осуществляется ракетой Атлас-5. Сам шаттл, способный нести 7 человек, оснащен гибридными ракетными
двигателями. Посадку, подобно SpaceShipTwo, он осуществляет
самостоятельно и горизонтально – на космодроме. Наряду с Dragon от компании SpaceX и CST-100 от Boeing, Dream Chaser является коммерческим претендентом на статус нового
основного пилотируемого корабля для США и NASA (все три проекта получили
государственное финансирование). Стоит отметить, что эти аппараты
разрабатываются частным сектором американской космической отрасли при
частичной государственной поддержке и нацелены на операции именно в
околоземном пространстве. Что касается деятельности в более глубоком
космосе, то у NASA уже есть собственная программа пилотируемых
аппаратов, и это упомянутый выше «Орион». Совсем недавно (22 июля 2014 года) были проведены испытания Dream Chaser, которые показали готовность всех ключевых систем
к космическим полетам. Первый тестовый пилотируемый полет шаттла
назначен на 2016 год. ^{Концепт Dream Chaser, пристыковавшегося к МКС / ©NASA} Inspiration MarsКонечно, очень многим известно о проекте Mars One – планируемом космическом реалити-шоу, авторы которого сейчас проводят
всемирный конкурс по отбору претендентов для пилотируемого полета на
Марс к началу 2020-х годов и создания там постоянного человеческого
поселения. Однако есть еще один схожий проект – Inspiration Mars. Inpsiration Mars Foundation – это некоммерческая организация, созданная первым космическим туристом - американцем
Дэннисом Тито. Тито предполагает собрать необходимые средства и
осуществить отправку двух людей на космическом корабле к Марсу. Ни
посадки, ни выхода на орбиту не планируется; только пролет мимо Красной
планеты и возвращение на Землю. При удачном стечении обстоятельств
миссия должна занять 501 день. Средства предполагается привлечь как из частного сектора, так и из бюджета США; всего требуется от 1 до 2 миллиардов
долларов, точная стоимость до сих пор не названа. В качестве аппарата,
который можно привлечь для миссии, называется американский «Орион». Тито полагает, что полет следует совершить уже в 2018 году (Марс в этот момент вновь максимально приблизится к Земле, что
создаст удобные условия для межпланетного полета; в следующий раз такое
будет только в 2031 году). Есть и «План Б» на случай, если миссия будет не готова к 2018 году: продлить миссию до 589 дней, запустить аппарат в 2021 году и
осуществить пролет не только мимо Марса, но и мимо Венеры. ^{Траектория вероятного полета Inspiration Mars / ©Inpsiration Mars Foundation} James Webb TelescopeКосмический телескоп, который стоит больше чем три марсохода Curiosity. James Webb Telescope – это наследник всемирно
известного телескопа Hubble (аппаратура которого продолжает устаревать).
В разработке проекта участвовали не только США, но и 16 других стран.
Существенную помощь NASA оказали космические агентства Европы и Канады. Телескоп стоимостью 8 миллиардов долларов (последняя озвученная Конгрессом цифра) предполагается запустить на ракете Arian 5 в
октябре 2018 года и разместить в точке Лагранжа между Солнцем и Землей. Главное зеркало телескопа состоит из 18 позолоченных подвижных зеркал, соединенных в одно, и обладает диаметром в 6,5 метров.
Телескоп будет «видеть» в оптическом, ближнем и среднем инфракрасных
диапазонах. С его помощью предполагается изучить ранние стадии развития
Вселенной и увидеть чрезвычайно отдаленные от нашей галактики небесные
тела, а также сделать более четкие, чем когда-либо, снимки объектов
солнечной системы. По своим возможностям James Webb превзойдет не только Hubble, но и другой важный космический телескоп – Spitzer Space Telescope. ^{Концепт Телескопа James Webb / ©NASA} JUICEМежпланетная автоматическая станция Jupiter Icy Moon Explorer, вероятно, перевернет наши представления о малых телах
Солнечной системы. Спутник JUICE, разрабатываемый ЕКА, отправится к
Юпитеру в 2022 году и займется долгожданными исследованиями одних из
самых интересных объектов Солнечной системы – трех ближайших и
крупнейших спутников Юпитера из так называемой Галилеевой группы:
Европы, Ганимеда и Каллисто. Предполагается, что каждое из этих небесных тел обладает подледным океаном, то есть теоретически – условиями для зарождения
жизни. JUICE вплотную займется изучением физических характеристик этих
спутников, поиском органических молекул и исследованием состава льда
(удаленно, через научную аппаратуру на борту).
Данные, полученные JUICE, помогут проанализировать юпитерианские спутники в качестве потенциальных целей для будущих
пилотируемых полетов. В случае удачного запуска в запланированное время,
аппарат достигнет системы Юпитера в 2030 году.  ^{Концепт JUICE на фоне Юпитера и Европы / ©ESA}

Человечество уже давно строит планы в отношении будущего космических полетов в дальний космос. Но какими будут
эти полеты? На каких кораблях мы будем бороздить просторы Вселенной?
Будут ли эти корабли настолько большими, что места внутри них хватит на
строительство поселений или даже целых городов, как это мы не раз могли
наблюдать во многих фантастических фильмах? Или же они будут более
приближены к реальности и представлять собой большие орбитальные
космические станции? Основной вопрос данной статьи заключается в том,
насколько близкое отношение к реальности имеют предложенные в научной
фантастике концепты космических колоний.Гигантские космические станции размером с Луну. Огромные кольцеобразные станции, кружащие по орбите чужих миров. Массивные
города, дрейфующие в атмосфере чужих планет. Все эти концепты мы сегодня
и рассмотрим и выясним, насколько они реализуемы.Комментировать ту или иную идею будет Синди Ду, научный сотрудник и докторант Массачусетского технологического института, человек, который
откровенно считает, что проект Mars One изначально обречен на провал, и
ученый, который написал серьезную научную работу, в которой
затрагиваются вопросы, связанные с нашей возможной будущей жизнью в
космосе. Согласно Ду, нужно учитывать три вещи, если мы говорим о любой возможности обитания человека в космосе. Необходимо учитывать место
обитания, чего мы хотим от этого места обитания и насколько большим оно
будет. Именно эти три критерия могут указать на возможность или
невозможность всей затеи. Поэтому рассмотрим несколько вариантов
космических жилищ, которые предлагает нам научная фантастика, и выясним,
насколько реально и рационально их использование.Мобильная космическая станция наподобие «Звезды смерти»Практически каждый любитель научно-фантастических фильмов знает, что такое «Звезда смерти». Это такая большая серая и круглая космическая
станция из киноэпопеи «Звездные войны», внешне очень напоминающая Луну.
Это межгалактический уничтожитель планет, который по сути сам является
искусственной планетой, состоящей из стали и населенной штурмовиками.Можем ли мы в реальности построить такую искусственную планету и бороздить на ней просторы галактики? В теории — да. Только на это
потребуется невероятное количество человеческих и финансовых ресурсов.«Станция размером со «Звезду смерти» потребует колоссального запаса материалов для строительства», — говорит Ду.Вопрос строительства «Звезды смерти» — без шуток — поднимался даже американским Белым домом, после того как общество отправило
соответствующую петицию для рассмотрения. Официальный ответ властей
гласил, что только на сталь для строительства потребуется 852 000 000
000 000 000 долларов.Давайте предположим, что вопрос денег не является проблемой и «Звезду смерти» действительно построили. Что дальше? А дальше в дело включится
старая добрая физика. И это окажется действительно проблемой.«Для возможности движения «Звезды смерти» через космос потребуется беспрецедентный объем энергии», — продолжает Ду.«Масса станции будет эквивалентна массе Деймоса, одного из спутников Марса. У человечества просто нет возможностей и необходимых
технологий, чтобы построить двигатель, способный передвигать таких
великанов».Орбитальная станция «Дальний космос 9»Итак, мы выяснили, что «Звезда смерти» слишком большая (по крайней мере на сегодняшний взгляд) для путешествий в космосе. Возможно, нам
поможет какая-нибудь космическая станция меньшего размера, такая как,
например, «Дальний космос 9», на которой происходят события сериала
«Звездный путь» (1993-1999 гг.). В этом сериале станция находится на
орбите вымышленной планеты Бэйджор и является отличным местом обитания и
настоящим галактическим торговым центром. «Опять же, потребуется очень много ресурсов для строительства подобной станции», — говорит Ду.«Основной вопрос заключается в следующем: производить ли доставку необходимого материала к той планете, на орбите которой будет
находиться будущая станция, или же добывать необходимые ресурсы прямо на
месте, скажем, на каком-нибудь астероиде или спутнике одной из местных
планет?»Ду говорит, что доставка каждого килограмма полезного груза в космос на низкую орбиту Земли обходится сейчас примерно в 20 000 долларов.
Учитывая это, вероятнее всего, было бы целесообразнее отправить
какой-нибудь роботизированный космический аппарат на добычу полезных
ископаемых на один из местных астероидов, чем доставлять на место нужный
материал с Земли.Еще одним вопросом, который потребует обязательного решения, будет, конечно же, вопрос жизнеобеспечения. В том же «Звездном пути» станция
«Дальний космос 9» не была полностью автономной. Она являлась торговым
галактическим центром, новые запасы для которого доставлялись различными
торговцами, а также в ходе поставок с планеты Бэйджор. По мнению Ду,
при строительстве подобных космических станций для обитания в любом
случае потребуется время от времени проводить миссии по поставке новых
продовольствий.«Станция подобного размера, скорее всего, будет функционировать благодаря созданию и комбинации использования
биологических сред (например, выращивания водорослей для питания) и
систем жизнеобеспечения, основанных на химико-технологических процессах,
как, например, на МКС», — объясняет Ду.«Эти системы не будут полностью автономными. Они будут требовать периодического обслуживания, пополнения запасов воды,
кислорода, поставок новых запчастей и так далее».Марсианская станция как в фильме «Миссия на Марс»В этом фильме присутствует очень много реального фантастического бреда. Торнадо на Марсе? Мистические обелиски пришельцев? Но больше
всего смущает описанный в фильме факт того, что на Марсе очень просто
обустроить себе жилище и обеспечить себя запасами воды и кислорода.
Оставшийся в одиночку на Марсе герой актера Дона Чидла объясняет, что
смог выжить на Красной планете благодаря созданию небольшого огорода.«Это работает. Я даю им свет и углекислый газ, они мне — кислород и пищу».Если это так легко, то что мы до сих пор делаем здесь, на Земле?«В теории создать марсианскую теплицу действительно возможно. Однако выращивание растений обладает рядом особенностей. И
если сравнивать трудозатраты на выращивание растений на Марсе и
стоимость доставки на Красную планету уже готовых продуктов с Земли, то
проще и дешевле будет доставлять готовые и запакованные продукты,
дополняя запасы лишь частью выращенных сельскохозяйственных культур,
имеющих очень высокую степень урожайности. Более того, выбирать нужно
будет растения с минимальным циклом созревания. Например, различные
салатные культуры».Несмотря на уверенность Чидла в том, что между растениями и человеком имеются тесные связи (на Земле оно, может, так и есть), в суровых
климатических условиях Марса растения и человек будут находиться в
совсем неестественной для них окружающей среде. Не следует также
забывать и о таком аспекте, как различия в интенсивности фотосинтеза
сельскохозяйственных культур. Для выращивания растений потребуются
сложные закрытые системы для контроля за окружающей средой. И это весьма
серьезная задача, так как в таком случае людям и растениям придется
делить единую атмосферу. Решение этой проблемы на практике потребует
использования изолированных парниковых камер для роста, но это в свою
очередь повысит общую стоимость затрат. Выращивание растений, может, и является хорошей идеей, но лучше запастись дополнительной провизией, которую можно будет взять с собой
перед полетом в один конец. Клауд-Сити. Город, парящий в атмосфере планетыЗнаменитый «город в облаках» Лэндо Калриссиана из «Звездных войн» представляется довольно интересной идеей для научной фантастики. Однако
могут ли планеты с весьма плотной атмосферой, но суровой поверхностью
являться подходящей площадкой для выживания и даже процветания
человечества? Эксперты из NASA считают, что это действительно возможно. И
самым подходящим кандидатом на роль такой планеты в нашей Солнечной
системе является Венера.Научно-исследовательский центр в Лэнгли в свое время изучал эту идею и до сих пор работает над концептами космических аппаратов, которые
смогли бы отправить человека к верхним слоям атмосферы Венеры. Мы уже
писали о том, что строительство гигантской станции размером с город
будет очень сложной задачей, практически невозможной, но еще сложнее
может быть поиск ответа на вопрос о том, как удержать космический
корабль в верхних слоях атмосферы.«Вход в атмосферу является одним из сложнейших испытаний в ходе космического полета», — говорит Ду.«Вы даже не представляете, какие «7 минут ужаса» пришлось перенести «Кьюриосити» в момент посадки на Марс. А удержать гигантскую
жилую станцию в верхних слоях атмосферы будет гораздо сложнее. Когда вы
входите в атмосферу на скорости нескольких тысяч километров в секунду,
вам потребуется за считанные минуты активировать системы торможения и
стабилизации аппарата в атмосфере. В противном случае вы просто
разобьетесь».Опять же, одним из преимуществ летающего города Калриссиана является постоянный доступ к чистому и свежему воздуху, о чем можно полностью
забыть, если мы говорим о реальных условиях и в частности условиях
Венеры. Кроме того, придется разработать специальные скафандры,
облачаясь в которые люди смогут спускаться вниз и пополнять запасы
материалов на адской поверхности этой планеты. Ду имеет на этот счет
несколько идей:«Для обитания в атмосфере, в зависимости от выбранного места, можно, например, проводить очистку атмосферы вокруг станции (на
Венере вы можете перерабатывать CO2 в O2, например), или же можно
отправить роботов-шахтеров на поверхность с помощью троса, например, для
добычи полезных ископаемых и последующей доставки их обратно на
станцию. В условиях Венеры это опять же будет чрезвычайно сложной
задачей».В общем, идея Клауд-Сити выглядит совсем не подходящей со многих сторон. Гигантский космический корабль «Аксиома» из мультика «ВАЛЛ-И»Потрясающий и трогательный научно-фантастический мультфильм «ВАЛЛ-И» предлагает относительно реалистичный вариант исхода человечества с
Земли. В то время как роботы пытаются очистить поверхность Земли от
скопившегося на ней мусора, люди улетают из системы в дальний космос на
гигантском космическом корабле. Звучит вполне реалистично, правда?
Космические корабли мы уже делать научились, так давайте просто сделаем
их больше?На самом же деле эта идея является, по мнению Ду, чуть ли не самой нереальной из предложенного в этой статье списка.«В мультфильме показано, что корабль «Аксиома» находится в очень дальнем космосе. Поэтому, вероятнее всего, доступа к любым
внешним ресурсам, которые могут потребоваться для поддержания на корабле
жизни, он, скорее всего, не имеет. Например, так как корабль будет
находиться далеко от нашего Солнца или любого другого источника
солнечной энергии, то, скорее всего, работать он будет на базе ядерного
реактора. Население корабля составляет несколько тысяч человек. Всем им
нужно есть, пить, дышать воздухом. Все эти ресурсы нужно откуда-то
брать, а также еще и не забывать о переработке отходов, которые
обязательно будут накапливаться с употреблением этих ресурсов».«Даже если использовать какую-нибудь сверхвысокотехнологическую систему биологического жизнеобеспечения, то
нахождение в космической среде, не способной обеспечить пополнение
космического корабля нужными объемами энергии, будет означать, что все
эти системы жизнеобеспечения не смогут поддерживать биологические
процессы на его борту. Короче говоря — вариант с гигантским космическим
кораблем выглядит наиболее фантастическим».Мир-кольцо. ЭлизиумМиры-кольца, какими они представлены, например, в фантастическом боевике «Элизиум» или видеоигре «Halo», являются, пожалуй, одними из
самых интересных идей для космических станций будущего. В «Элизиуме»
станция находится близко к Земле и, если игнорировать ее размеры,
обладает определенной долей реалистичности. Однако самая большая
проблема здесь заключается в ее «открытости», что уже только по виду —
чистая фантастика.«Возможно, самым спорным вопросом по поводу станции «Элизиум» является ее открытость для космической среды», — объясняет Ду.«В фильме показано, как космический корабль просто садится на лужайку после того, как прилетает из открытого космоса. Здесь
нет никаких стыковочных шлюзов и тому подобного. А ведь такая станция
должна быть полностью изолирована от внешней среды. В противном случае
атмосфера здесь долго не задержится. Возможно, открытые участки станции
можно будет защитить каким-то невидимым полем, которое позволит
солнечному свету проникать внутрь и поддерживать жизнь в высаженных
здесь растениях и деревьях. Но пока это всего лишь фантастика. Таких
технологий нет».Самая идея станции в форме колец замечательная, но пока нереализуемая.Подземные города как в «Матрице»События трилогии «Матрица» в действительности происходят на Земле. Однако поверхность планеты заселена роботами-убийцами, и поэтому наш дом
выглядит как чужой и очень негостеприимный мир. Для выживания людям
пришлось спуститься под землю, ближе к ядру планеты, где все еще тепло и
более безопасно. Основная же проблема при таких реальных стечениях
обстоятельств, помимо, конечно же, сложности при транспортировке
оборудования, которое потребуется для создания подземной колонии, будет
заключаться в поддержании контакта с остальным человечеством. Ду
объясняет эту сложность на примере Марса:«Подземные колонии могут встретиться с проблемами общения между собой. Связь между подземными колониями на Марсе и Земле
потребует создания отдельных мощных коммуникационных линий и орбитальных
спутников, которые станут мостом для передачи сообщений между двумя
планетами. Если потребуется наличие постоянной коммуникационной линии,
то в этом случае будет необходимо использование как минимум еще одного
дополнительного спутника, который будет располагаться на орбите Солнца.
Он будет принимать сигнал и отправлять его на Землю, когда наша планета и
Марс будут находиться по разные стороны звезды».Терраформированный астероид как в романе «2312»В романе Кима Стэнли Робинсона люди провели терраформирование астероида и построили на нем своего рода террариум, в котором
искусственная гравитация создается за счет центростремительной силы.Эксперт NASA Эл Глобус говорит, что важнее всего будет решить вопрос герметичности астероида, учитывая, что большинство из них представляются
по сути большими кусками различного космического «мусора». Кроме того,
эксперт говорит, что астероиды очень плохо поддаются вращению, а
изменение центра его гравитации потребует определенных усилий при
корректировке его курса.«Однако строительство космической станции на астероиде действительно возможно. Нужно будет лишь найти большой и наиболее
подходящий летающий кусок скалы», — говорит Ду.«Что интересно, NASA планирует нечто подобное в рамках своей миссии Asteroid Redirect Mission».«Одна из задач заключается в отборе наиболее подходящего астероида, обладающего нужной структурой, формой и орбитой. Были
концепты, согласно которым рассматривался вопрос помещения астероида на
периодические орбиты между Землей и Марсом. Поведение астероидов в
данном случае изменялось таким образом, что они действовали бы как
транспортники между двумя планетами. Дополнительная масса вокруг
астероида в свою очередь обеспечивала защиту от воздействия космической
радиации».«Главная же задача, связанная с данным концептом, заключалась бы в передвижении потенциально достаточно подходящего для
обитания астероида на определенную орбиту (это потребовало бы наличия
технологий, которыми мы в настоящий момент не обладаем), а также добыче и
переработке полезных ископаемых на этом астероиде. Опыта в этом у нас
пока тоже нет».«Размеры и плотность подобного объекта больше подходят для отправки туда команды из 4-6 человек, нежели строительства чего-то
уровня колонии. И подготовкой к этому NASA сейчас и занимается».