планы на дальний космос

Будущее орбитальных станций

 В XXI веке планы на дальний космос остаются ничтожными.

Освоение космического пространства – один из самых ярких проектов в истории. В ХХ веке был совершён технологический рывок. В начале ХХ века полёты в космос существовали только в воображении писателей-фантастов, но уже в 1950-х полетели на орбиту первые спутники. 60-е начались с первого человека в космосе, а закончились высадкой астронавтов на Луну. В 70-80-е годы темп снизился, но космос продолжал развиваться: создавались орбитальные станции, совершенствовались космические корабли, появлялись многоразовые тяжёлые орбитальные космопланы “Спейс Шаттл” и “Буран”.

С наступлением 90-х и окончанием Холодной войны гонка в космосе прекратилась. Бывшие соперники стали работать над совместными проектами, темпы милитаризации космоса снизились, прекратилось выбрасывание ради престижа десятков млрд. долларов в космическую пустоту. Продолжились исследовательские проекты солнечной системы с редкими запусками научных зондов. Самым дорогим проектом стала Международная Космическая Станция, которая в итоге превратилась в грандиозный объект на орбите. Но при общей суммарной стоимости расходов на станцию более 100 млрд. долларов обычный экипаж МКС составляет около 7 человек. Спустя 60 лет освоения космического пространства за пределами Земли никогда не находилось более 15 человек одновременно.

Исследования показали, что пребывание за пределами Земли люди переносят плохо. Для человеческого организма вредна невесомость и ещё опаснее – космические излучения. Все обитаемые орбитальные станции функционировали на низких орбитах, где экипажи остаются под защитой магнитного поля Земли. При попытке уйти за пределы орбиты в дальний космос для долговременной защиты экипажей понадобится совершенно другой уровень экранирования жилых отсеков космических кораблей.

Об освоении дальнего космоса хорошо высказался один из руководителей государственных космических программ: “Все хорошо понимают, что нужно идти дальше, уходить за пределы орбиты, но что там делать, никто не знает”. К концу 2021 года орбита Земли прекрасно освоена, там находится большое количество спутников (и ещё больше космического мусора), каждый день влияющих на качество нашей жизни. Но выход дальше орбиты и пилотируемая космонавтика вызывают сомнения.

В XXI веке активными игроками аэрокосмической сферы неожиданно стали частники. Илон Маск показал, что ракетой-носителем “Фалкон 9” реально запускать на орбиту экипаж из 7 космонавтов в 20 раз дешевле, чем “Спейс Шаттлом”. В уходящем году двое других американских миллиардеров продемонстрировали короткие полёты в космос на личных космических кораблях. В обоих случаях произошёл лишь check-in по нижней границе космоса на несколько минут, но формально это были космические полёты.

2021 год стал богатым на успехи частной космонавтики. 21 октября консорциум во главе с Lockheed Martin объявил о планах строительства коммерческой космической станции Starlab с постоянным экипажем и запуска её на орбиту вокруг Земли к 2027 году. Не менее амбициозным стало заявление главы Origin Джеффа Безоса. Он вместе с компанией Boeing планирует запустить на орбиту другую станцию под названием Orbital Reef, которая с экипажем 10 человек должна стать многофункциональным бизнес-парком.

Причина повышения активности частников на орбите – скорая гибель МКС. Проект МКС начался в далёком 1998 году и был рассчитан на 15 лет. Станция честно отслужила запланированный срок и продолжает работать по сей день. Однако с каждым годом на ней нарастает количество проблем. Регулярно обнаруживаются новые трещины и утечки воздуха, 9 сентября 2021 г в МКС был зафиксирован запах тлеющего пластика, при этом горение так и не было обнаружено. НАСА планирует, что МКС будет работать до 2028 года, в то же время российские официальные лица говорят о том, что РФ может уйти со станции к 2025 году. В любом случае, не более чем через десять лет обломки МКС займут своё место в Тихом океане, и у государств нет альтернативных проектов. Поэтому в НАСА сегодня поощряются варианты коммерческой замены. Агентство планирует решить вопрос с орбитальным пребыванием астронавтов так же, как с доставкой на орбиту – поручить это частным компаниям, которые будут одновременно выполнять заказы от НАСА и решать свои коммерческие задачи.

В прошлом году по проекту “Коммерческие низкоорбитальные направления” НАСА перевела 140 млн. долларов компании Axiom Space в Хьюстоне, которая уже создаёт низкоорбитальную станцию. Планируется выделить ещё 400 млн. долларов нескольким компаниям в рамках этого проекта.

В соответствии с планами, первый модуль от Axiom Space будет запущен в сентябре 2024 года и будет пристыкован к МКС. Через 6 и 12 месяцев к нему присоединятся ещё два модуля. В 2027 году к станции от Axiom планируется пристыковать четвёртый модуль, оборудованный дополнительными солнечными батареями. Конструкция отсоединится от МКС и станет полностью автономной станцией. Стоимость готового комплекса ожидается в районе 3 млрд. долларов. Для сравнения, НАСА каждый год тратит на эксплуатацию МКС около 3,5 млрд. долларов. Ещё около полутора млрд. на обслуживание МКС предоставляют Канада, Япония, Россия и страны Европы. Гораздо меньшая стоимость станции от Axiom обусловлена меньшим участием государственных бюрократических систем. За последние 20 лет произошёл прогресс в технологиях, многие компоненты обладают более высоким качеством и при этом обходятся дешевле. Из опыта МКС извлечены уроки, позволяющие сократить часть расходов. Новое поколение солнечных батарей в 6 раз эффективнее установленных на МКС. При строительстве Axiom Station планируется использовать компоненты, используемые в современных смартфонах и автомобилях. За счёт оптимизации планируется достичь возможностей МКС всего за 3 млрд. долларов.

Axiom и её конкуренты планируют активно зарабатывать не только на заказах НАСА. Планируется несколько направлений коммерческого использования. Кроме профессиональных космонавтов, коммерческие орбитальные станции собираются активно использовать для космического туризма. Есть проекты по обслуживанию и дозаправке спутников. Наиболее интересны планы по промышленному производству на орбите. По прогнозам, востребованными окажутся фармацевтические и биотехнологические работы в условиях невесомости. Так, трёхмерная печать на орбите материалов для протезирования сулит отличные результаты. В условиях земной гравитации печать для биотеха требует более сложных процедур, при этом конечный продукт обладает меньшим качеством в сравнении с теми возможностями, которые можно получить на орбите. Роботы, работающие в условиях свободного падения, могут достигать исключительной точности. Преимущества невесомости планируется использовать для более эффективного производства имплантов сетчатки, ожидаются высокие результаты при создании более чистой волоконной оптики для лазеров, а также для прочных сплавов для турбореактивных двигателей.

Интересны технологии, которые планируется использовать при постройке другой космической станции Orbital Reef. Один из подрядчиков проекта, компания Sierra Space, собирается строить космическую станцию из огромных надувных баллонов. Доставленные на орбиту конструкции после разворачивания должны превращаться в среду обитания размера 11×8 м. Модули планируется защищать специальными экранами из кевлара и вектрана, обеспечивающими прочность и улавливающими осколки орбитального мусора. Уже после запуска модули от Sierra Space будут оснащаться жёсткой внутренней структурой, включающей системы жизнеобеспечения, управления, каюты для экипажа, помещения для исследований, производственные объёмы. Ожидается, что три модуля обеспечат такой же обитаемый объём, как и МКС. При этом МКС потребовала 40 запусков для сборки, а технологии Sierra Space обещают размещение и оборудование трёх модулей за 9 запусков.

В проекте Orbital Reef планируется использование космического самолёта Dream Chaser, который сможет приземляться на достаточно длинных взлётно-посадочных полосах. Ожидается, что Dream Chaser даст конкурентное преимущество при производстве хрупких товаров, а также даст более комфортную и удобную поездку для богатых космических туристов. По планам орбитальный самолёт и станцию собираются сформировать к 2027 году, чтобы НАСА, базовый арендатор, смог перебраться туда до уничтожения МКС.

Другой подход для строительства орбитальных станций предлагает Nanoracks. Компания хочет строить обитаемые станции из отработанных ступеней ракет-носителей. Идея преобразования ступеней ракет восходит к американской станции Skylab, которая была построена на земле из третьей ступени ракеты-носителя Saturn V. Nanoracks предлагает делать станцию прямо на орбите с помощью специальных роботов, которые будут из отработавших ступеней собирать обитаемые отсеки. После сборки станция оснащается необходимыми системами. Ожидается, что в случае успеха технология позволит строить очень дешёвые станции, которые будут востребованы для промышленного производства, лабораторий, орбитальных теплиц.

На сегодняшний день активно осваивает космос Китай. У Поднебесной на орбите уже имеется новая, развивающаяся станция Tiangong. Китай не просто развивает свою станцию, он пытается привлекать международных партнеров, в том числе из Европы. Отдельные эксперты считают, что если у США не будет орбитальных станций, ключевые страны Европы могут начать работать в китайском проекте. В том числе ради международного престижа НАСА спонсирует сразу несколько коммерческих проектов, рассчитывая, что к середине 20-х хотя бы один из них начнёт воплощаться в железе.

В XXI веке планы на дальний космос остаются ничтожными. Человечество продолжает оставаться на Земле. В то же время, подобные частные проекты дают новое дыхание космонавтике и делают ещё один шаг на пути к звёздам.

Алекс Кульманов

і

натисни – підтримай

ютос