Колония на Марсе, астероиды с платиной и первая женщина на Луне. Кто и как будет осваивать космос?

Конкуренция за ресурсы, колония на Марсе и фастфуд на Луне – в новом фильме Джеймса Грэйя "К звёздам" многолетние поиски внеземных цивилизаций потерпели фиаско, а исследователей в космосе потеснили туристы.

В 2019 году голливудская фантастика о покорении космоса оказалась слишком реалистичной. Космические программы больше не прерогатива двух сверхдержав, а частные полёты в космос скоро станут выгодным бизнесом. Informboro.kz разобирается, кто и как будет осваивать космос в ближайшие 30 лет.

Возвращение на Луну и высадка на Марс

Судя по заявлениям Дональда Трампа, строительство космических баз на других планетах начнётся в ближайшие 20 лет. В 2024 году правительство США планирует возвращение американских астронавтов на Луну. Туда впервые полетит женщина-астронавт. Луна станет подготовительной площадкой для высадки людей на Марс в 2035 году. На лунной поверхности астронавты будут тестировать оборудование и технологии, необходимые для освоения Красной планеты.

Новая космическая программа NASA называется "Артемида" и состоит из нескольких этапов. Первое – строительство самой мощной ракеты-носителя в истории космонавтики.

После списания шаттлов США остались без космических кораблей. Продолжить эстафету должна новая ракета-носитель Space Launch System (SLS) для космического корабля Orion. Капсульное воздушное судно доставит на Луну до шести человек и более 26 тонн груза. Позже конструкторы увеличат грузоподъёмность и мощность ракеты-носителя для полётов на Марс.

С начала строительства ракеты в 2010 году NASA вложило в проект почти 12 млрд долларов. Но пилотный запуск не раз откладывался, а бюджет вырос на 8,9 млрд. Причины – доработка первой ступени и неправильная оценка объёма работ главного подрядчика, компании Boing.

По самым оптимистичным прогнозам, испытательные полёты ракеты начнутся не раньше 2021 года.

Для продолжительных исследований и дальних полётов также понадобятся станции поддержки, где астронавты смогут пополнять запасы воды, кислорода и всего необходимого. Таким логистическим хабом станут "лунные ворота" – небольшие космические корабли, курсирующие по орбите Луны. На станциях поддержки предусмотрены жилые помещения и лаборатории, а доставлять необходимые ресурсы на космические станции будут частные компании по контракту с NASA.

Нерешённой задачей пока остаётся система посадки астронавтов на Луну. За её разработку, скорее всего, возьмутся частные компании, чей проект одобрят в NASA. Свой вариант в мае 2019 года представила Blue Origin. Конструкторы уверены, что их космический аппарат Blue Moon сможет автономно перемещаться в космосе и мягко приземляться на поверхность Луны.

Успех миссии будет зависеть от новых скафандров Explove Extravehicular Mobility Unit (xEMU), обеспечивающих подвижность и защиту. Температура на Луне варьируется от минус 250 градусов по Фаренгейту в тени до плюс 250 градусов на солнце. Скафандрам не страшны перепады температуры и давления, лунная пыль и радиация. Костюмы поддерживают комфортный микроклимат и выводят углекислый газ, влагу и другие токсичные вещества наружу. Они оснащены радиосвязью и датчиками, предупреждающими об истощении запасов кислорода или повреждениях.

Добыча воды и минеральных ресурсов в космосе

Для поддержания работы космических станций и длительного проживания на других планетах астронавтом понадобятся большие запасы кислорода, воды и электроэнергии. Если последнюю задачу можно решить с помощью солнечных панелей, то ограничения в воде и кислороде лишат миссию автономности. Но в NASA cчитают, что ситуация не безнадёжна.

Недавно учёные обнаружили на Луне запасы воды. Изучив данные с индийского зонда "Чандранаян-1", запущенного в 2008 году, исследователи из Гавайского университета и Университета Брауна определили зоны, где вода приняла форму льда. В первую очередь это южный полюс Луны, куда не поступает солнечный свет и где постоянно сохраняется низкая температура.

Потенциальные запасы могут исчисляться миллионами тонн, но учёным ещё предстоит определить участки массового скопления льда. В 2022 году NASA отправит на Луну мобильного робота VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover). Устройство размером с гольф-карт в течение 100 дней будет собирать данные о разных типах поверхности на освещённой и теневой сторонах спутника. Определить состав почвы и количество льда робот сможет, буря скважины глубиной до одного метра. Проанализировав полученные данные, учёные составят карту ледяных залежей.

Добыча водных ресурсов не только продлит пребывание астронавтов на Луне, но и пригодится в производстве топлива для космических кораблей, увеличивая шансы дальних полётов. Пока неясно, как астронавты будут восполнять запасы кислорода в автономном режиме, но в теории задачу можно решить двумя способами. Например, на МКС запасы кислорода восполняют методом электролиза (разложения) воды на водород и кислород из расчёта 1 литр на человека в сутки. Это не считая грузовых поставок.

Кислород – третий по распространённости элемент в космосе после водорода и гелия, но в нужном соединении он нигде не встречается. Учёные Калифорнийского технологического института утверждают, что придумали реактор, способный перерабатывать диоксид углерода в молекулярный кислород. Устройство работает как ускоритель частиц, разгоняя молекулы углерода и сталкивая их с инертной поверхностью, например, с золотой фольгой. Это позволяет извлечь молекулы кислорода из соединения за счёт его расщепления. Пока у реактора низкий КПД, всего 1-2 молекулы кислорода на каждые 100 молекул СO₂, но учёные верят, что технология найдёт применение на Земле и за её пределами.

Кроме воды и различных газов, космос богат минеральными ресурсами, объём которых во много раз превышает запасы Земли. Исследователи обнаружили разные металлы на астероидах: никель, железо, кобальт, золото, платину и другие. Наиболее перспективным вариантом считается пояс астероидов в 180 миллионах километров от Земли.

---

---

Новым направлением заинтересовались частные компании. Например, Planetary Resources и Deep Space Industries, но добыча ресурсов на астероидах в ближайшее время экономически невыгодна. Тем не менее в 2022 году NASA собирается отправить зонд на астероид Психея, вращающийся вокруг Солнца между Марсом и Юпитером. Цель миссии – изучить строение и ядро небесного тела, почти целиком состоящего из никеля и металла. Кроме астероидов, полезные ископаемые встречаются и на других планетах, включая Марс.

Космический туризм и колония на Марсе

Идея Илона Маска построить колонию на Марсе, с которой бизнесмен основал SpaceX в 2002 году, с каждым годом становится реалистичнее. Осенью 2019 года компания представила первый готовый экземпляр нового космического корабля Starship. Он предназначен для пассажирских и грузовых перевозок на Луну и Марс, плюс может доставить пассажиров в любую точку Земли менее чем за 45 минут.

Космический корабль многоразового использования способен вместить до 100 человек и больше 100 тонн груза. Преодолевать большие расстояния ему позволят дозаправки в космосе. Первый полёт Starship запланирован на конец 2019 года. Илон Маск собирается построить ещё три корабля, улучшая их характеристики.

Первый орбитальный полёт должен состояться в 2020 году.

При этом на программу Starship направлено менее 5% ресурсов компании. Первостепенная задача SpaceX – введение в эксплуатацию пилотируемого корабля Crew Dragon для NASA. Его целью будет доставка астронавтов на МКС, а тестовый полёт в космос запланирован на первый квартал 2020 года.

Первым пассажиром Starship на рейсе вокруг Луны в 2023 году станет японский миллиардер Юсака Маэдзава. Сколько 42-летний предприниматель заплатил за полёт, неизвестно. Щедрый аванс позволил Маэдзаве пригласить в путешествие 6-8 деятелей искусства, а Илону Маску получить дополнительные инвестиции для развития космической программы.

---

---

По самым оптимистичным прогнозам, первый корабль Starship достигнет Марса ближе к 2024 году, а спустя два года на Красную планету прибудут четыре корабля с астронавтами и грузом для строительства города.

Как считает Илон Маск, для строительства колонии понадобится минимум 20 лет, 1000 рейсов и миллион тонн ресурсов и оборудования. Земля и Марс сближаются только раз в два года, поэтому интервалов между полётами не избежать. Стоимость одного запуска ракеты Starship оценивается в два миллиона долларов, соответственно, только отправка кораблей на Красную планету обойдётся колонизаторам в два миллиарда долларов.

Суборбитальные полёты

Единственной коммерческой услугой остаётся полёт на МКС за 20-35 миллионов долларов от компании Space Adventures. Но, похоже, монополия на космические приключения продлится недолго.

Относительно доступным станет суборбитальный туризм – полёты на высоту от 100 километров и выше. За 75 тысяч долларов туристы смогут подняться на аэростате американской компании World View на высоту 37 километров. Её тоже хватит, чтобы увидеть, где начинается космос.

Пробыть несколько минут в невесомости, любуясь космическими видами из иллюминатора, можно будет в 2020 году, если Virgin Galactic снова не перенесёт старт коммерческих полётов. Билет на шестиместный космический корабль Ричарда Брэнсона обойдётся в 250 тысяч долларов. На полёт в космос рассчитывают 603 клиента компании и более чем 3000 человек интересуются этой услугой.

---

---

Примерно столько же будет стоить полёт на суборбитальной ракете New Shepard компании Blue Origin. Летательное устройство прошло многочисленные испытания и скоро доставит в космос первых туристов.

После 2025 года ради суборбитальных полётов пересекать Атлантический океан будет необязательно. Российская компания "Космокурс" конструирует одноступенчатую ракету с отделяемой капсулой на 7 человек. Это аналог американской New Shepard. Если у конструкторов всё получится, ракета взлетит на высоту 200 километров, а время невесомости продлится до 5,5 минуты, в отличие от 3-4, как у Blue Origin. Полёт будет стоить 250 тысяч долларов с человека.

Какая роль в освоении космоса у Казахстана?

Аэрокосмические программы – дорогое удовольствие даже для такой сверхдержавы, как США, где планы NASA во многом определяет госбюджет. В случае с Казахстаном ситуация неоднозначна. С одной стороны, у страны нет аэрокосмической программы по освоению космоса или масштабных исследований, но с другой – первый Президент Нурсултан Назарбаев отмечал, что Казахстан становится космической державой. Елбасы мотивировал это тем, что по его поручению в Нур-Султане совместно с Airbus Defence and Space построен завод по сборке искусственных спутников Земли.

Речь идёт о национальном космическом центре, где в 2019 году должен заработать сборочно-испытательный комплекс космических аппаратов. В перспективе в 2020 году там смогут выпускать комплектующие по заказу европейской группы Airbus Defence and Space.

19 ноября Казахстан запустит два спутника на ракетоносителе Falcon 9 компании Илона Маска SpaceX. Один из них нужен для дистанционного зондирования Земли. Казахстанские конструкторы собрали его вместе с британскими коллегами. Второй спутник – полностью отечественная разработка, предназначенная для исследований ионосферы Земли и прогнозирования землетрясений. Запуск состоится в США, так как у Казахстана нет своих ракетоносителей, и услуги частной компании оказались дешевле отправки спутников с Байконура. Связано это с тем, что 19 ноября SpaceX запускает 71 малых спутников, принадлежащих 18 странам мира.

К 2022 году Казахстан должен закончить модернизацию стартовой площадки "Зенит" и потратит на это 245 миллионов долларов. Потом пусковая установка будет называться "Байтерек". Она предназначена для новой российской ракеты среднего класса "Союз-5" с грузоподъёмностью 17-18 тонн. По словам гендиректора "Роскосмоса" Дмитрия Рогозина, ракета может служить не только государственным, но и коммерческим целям, будучи дешевле моделей конкурентов.

Что касается Байконура – космодром арендован Россией до 2050 года. Пока наша страна чаще выступает в роли посредника, но из-за развития частных аэрокосмических компаний потребность в Байконуре может снизиться, поэтому будущее космодрома туманно.