Миссия к спутнику Юпитера, в недрах которого возможно существование жизни, новые аппараты, совершившие успешную мягкую посадку на Луну, и огромная ракета, впервые пойманная компанией SpaceX, — этими и другими интересными событиями выделяется уходящий 2024 год в мировой космонавтике. О наиболее важных из них рассказывает «Лента.ру».
19 января модуль Smart Lander for Investigating Moon (SLIM) совершил мягкую посадку на поверхность Луны, что сделало Японию пятой в мире страной (после СССР, США, Китая и Индии), которой это удалось. На естественный спутник Земли аппарат прилунился, накренившись на одну из своих боковых сторон, в результате чего начал испытывать дефицит электроэнергии, которая должна была вырабатываться его солнечными батареями. Специалистам Японского агентства аэрокосмических исследований и компании Mitsubishi Electric пришлось перевести работу SLIM в режим гибернации, отличающийся малым потреблением энергии, после чего 28 января, когда поменялся угол падения солнечных лучей на фотопанели модуля, аппарат включили заново.
Проведенный впоследствии японскими специалистами анализ показал, что причиной посадки на бок SLIM стал сбой в одном из двух двигателей аппарата, произошедший на высоте около 50 метров над поверхностью естественного спутника Земли. Это привело к тому, что модуль совершал посадку почти в перевернутом положении.
Вместе со SLIM на Луну прибыли два ровера, сброшенные посадочным модулем незадолго до прилунения. Первый из них — пятикилограммовый Lunar Excursion Vehicle 1 (LEV-1) — передвигался по поверхности естественного спутника посредством прыжкового механизма. Второй — 250-граммовый LEV-2 (Sora-Q) — благодаря своей шарообразной форме перекатывался по Луне. Оба планетохода активно работали около двух часов, позволив, в частности, протестировать радиосвязь в лунных условиях.
Основная задача SLIM — испытание технологии точной посадки — была успешно выполнена: посадочный модуль опустился вблизи кратера Сиори на видимой стороне Луны с точностью до 100 метров. Достаточно точное прилунение стало возможным благодаря использованию нейронных сетей. 27 августа Японское агентство аэрокосмических исследований объявило о завершении работы SLIM на Луне.
Вслед за SLIM успешную мягкую посадку на поверхность Луны совершил 22 февраля модуль Nova-C (Odysseus), разработанный основанной в 2013 году компанией Intuitive Machines (IM) согласно программе Commercial Lunar Payload Services (CLPS) по заказу НАСА. В рамках миссии IM-1 высадился в 300 километрах от Южного полюса естественного спутника Земли, продемонстрировав возможность доставки на Луну груза массой 130 килограммов.
На поверхности Луны Nova-C опустился в районе кратера Малаперт А с точностью около 1,5 километра. При посадке одна из шести опор модуля сломалась, в результате чего его антенны оказались наклонены, что привело к снижению объема данных, которые Odysseus успел передать на Землю. До 29 февраля, когда модуль перевели в режим ожидания, аппарат отправил на Землю более 350 мегабайт данных. 23 марта компания IM объявила о завершении работы Nova-C на поверхности Луны.
25 июня возвращаемая 300-килограммовая капсула китайского аппарата Chang’e-6 впервые в истории человечества доставила образцы грунта — более 1935 граммов реголита — с обратной стороны Луны (из района южной части кратера Аполлона бассейна Южный полюс — Эйткен). Основная часть миссии Chang’e-6 длилась около 53 суток, начиная с запуска ракеты Long March 5 и заканчивая приземлением капсулы в автономном районе Внутренняя Монголия. Кроме взятия образцов лунного грунта, в ходе Chang’e-6 на естественный спутник Земли был отправлен пятикилограммовый ровер Jinchan, оснащенный спектрометром.
8,2-тонная станция Chang'e-6 включала четыре модуля: служебный (для выхода на окололунную орбиту), посадочный (для совершения мягкой посадки на поверхность Луны), взлетный (для старта с лунной поверхности) и возвратный (для доставки образцов реголита на Землю).
После доставки реголита с Луны на Землю станция Chang’e-6 переместилась в точку Лагранжа L2 системы Земля — Луна, которая находится на расстоянии около 1,5 миллиона километров от планеты. Хотя китайская сторона не предоставила конкретных сведений о том, чем там будет заниматься Chang’e-6, можно допустить, что ресурсы орбитального аппарата позволяют провести с ним ряд экспериментов, например, по изучению космических условий и осуществлению связи с наземными станциями.
8 января 2024 года с 41-го стартового комплекса базы Военно-воздушных сил США на мысе Канаверал в штате Флорида впервые стартовала тяжелая ракета Vulcan Centaur компании United Launch Alliance (ULA) — совместного предприятия корпораций Boeing и Lockheed Martin. Через 50 минут от носителя успешно отсоединился и направился к Луне посадочный модуль Peregrine, разработанный компанией Astrobotic Technology в рамках программы CLPS. Аппарат должен был совершить посадку на естественном спутнике Земли 23 февраля, однако из-за утечки топлива в НАСА и Astrobotic Technology приняли решение избежать столкновения Peregrine с Луной и перенаправили его к Земле, в атмосфере которой 18 января аппарат сгорел.
Конструктивно Vulcan Centaur допускает восемь различных конфигураций, позволяющих выводить полезные нагрузки на самые востребованные в настоящее время орбиты. В минимальной версии (VC0) носитель включает первую (центральный блок без боковых бустеров) и вторую (базовый разгонный блок) ступени. В максимальной — Vulcan Upgrade с модифицированным разгонным блоком — к первой ступени добавляются шесть ракетных бустеров. Кроме трех типов боковых ускорителей (с двумя, четырьмя и шестью бустерами) и двух разгонных блоков, ракета допускает использование двух головных обтекателей различной длины.
В максимальной конфигурации ракета на низкую околоземную орбиту способна вывести груз массой более 27 тонн.
В качестве двигателей первой ступени на Vulcan Centaur используется пара силовых агрегатов BE-4, разработанных компанией Blue Origin, принадлежащей американскому миллиардеру Джеффри Безосу. Компонентами топлива этих двигателей выступают жидкие кислород и метан. Ракета Vulcan Centaur состоит преимущественно из американских комплектующих и должна заменить Atlas 5, первый пуск которой состоялся 21 августа 2002 года. В ULA утверждают, что пара однокамерных силовых агрегатов BE-4 в совокупности позволяет Vulcan Centaur развивать большую тягу, чем один российский двухкамерный двигатель РД-180 первой ступени Atlas 5, работающий на керосине и кислороде.
Спустя полгода после пуска Vulcan Centaur в свой первый полет с космодрома Куру во Французской Гвиане отправилась европейская тяжелая ракета Ariane 6. В ходе пуска, состоявшегося 9 июля, носитель успешно вывел на околоземную орбиту 1,6-тонный массогабаритный макет полезной нагрузки и несколько кубсатов. Первый пуск Ariane 6 не обошелся без проблем: при попытке третьего включения верхней ступени носителя ее вспомогательная двигательная установка не запустилась, в результате чего ступень с неотделившейся полезной нагрузкой на десятилетия осталась на околоземной орбите, хотя должна была сойти с нее и сгореть в атмосфере над Тихим океаном.
По словам гендиректора компании Arianespace Стефана Израэля, проблема с верхней ступенью «не имеет последствий» для следующего полета ракеты Ariane 6. После первого старта носителя, который всеми заинтересованными сторонами был признан успешным, гендиректор Европейского космического агентства (ЕКА) Йозеф Ашбахер заявил, что «кризис с пусковыми установками» в Европе подошел к концу. «Вы можете себе представить, насколько важен был этот успех для всех нас. Для ЕКА, для космоса в Европе он был действительно огромным», — сказал Ашбахер.
Носитель Ariane 6 планируют производить в двух конфигурациях: средне-тяжелой A62 (с двумя твердотопливными ускорителями от легкой ракеты Vega — для вывода на геопереходную орбиту полезной нагрузки до пяти тонн) и тяжелой A64 (с четырьмя ускорителями — для грузов до 10,5 тонны). В своем минимальном варианте ракета заменит российский носитель «Союз-СТ-Б», последний пуск которого с Куру состоялся 10 февраля 2022 года.
14 октября с площадки Космического центра имени Джона Кеннеди в штате Флорида стартовала сверхтяжелая ракета Falcon Heavy компании SpaceX. В головной части носителя была установлена автоматическая межпланетная станция (АМС) Europa Clipper. Одноименная миссия стоимостью 5,2 миллиарда долларов — одна из наиболее приоритетных и дорогих научных программ НАСА. Ее цель — определение пригодности недр Европы, одного из спутников Юпитера, для поддержания существования жизни.
Более десяти лет назад Европу, внешняя поверхность которой сформирована льдом, исследовала станция Galileo, совершившая 11 пролетов вблизи спутника. Станция показала, что под твердой поверхностью спутника Юпитера может находиться океан из жидкой воды, которая выходит на поверхность благодаря гейзерам. Причем соленой воды в этом океане может оказаться в два раза больше, чем в Мировом океане на Земле. С учетом приливной энергии, формируемой воздействием Юпитера на Европу, в настоящее время спутник выглядит одним из основных кандидатов на источник внеземной жизни в Солнечной системе. Однако ученые не исключают и того, что жидкой воды там нет, а есть только вязкий лед.
Станция Europa Clipper общей массой более шести тонн достигнет газового гиганта в 2030 году. Ожидается, что аппарат будет вращаться вокруг Юпитера в течение трех с половиной лет. За это время он более 40 раз приблизится к Европе на расстояние от 25 до 2700 километров. Научная программа Europa Clipper предполагает, что станция может пролететь над гейзерами Европы, что позволит ей взять образцы для определения состава вещества, поступающего из недр луны.
В 2024 году многоразовая транспортная космическая система Starship компании SpaceX, включающая две ступени — ракету (ускоритель) Super Heavy и собственно корабль Starship, — прошла сразу четыре летных интеграционных испытания. В ходе первых в этом году (и третьих по общему счету) летных тестов, состоявшихся 14 марта, ступени успешно разделились, однако ускоритель за 450 метров до посадки был подорван, поскольку у него запустились только 2 из 7 двигателей. Корабль продолжил полет, и уже в космосе на его борту был проведен эксперимент с системой перекачки топлива и открытием створки отсека полезной нагрузки. При спуске на высоте 65 километров Starship пришел во вращение и был утерян.
В ходе тестов, состоявшихся 6 июня, разделение ступеней тоже прошло успешно, после чего Super Heavy совершил контролируемую мягкую посадку на водную поверхность. Starship после полета в космос также благополучно приводнился. Траектория полета системы в этот раз была той же, что и 14 марта. В ходе пятых летных испытаний, прошедших 13 октября, после успешного разделения ступеней ускоритель Super Heavy впервые удалось поймать роботизированным манипулятором Mechazilla. Полет второй ступени Starship длился около часа и завершился успешным приводнением в Тихом океане.
В ходе последних, шестых летных испытаний, состоявшихся 20 ноября, первая ступень из-за сбоя в наземной автоматике была не захвачена Mechazilla, а посажена на поверхность Мексиканского залива. Вторая ступень провела маневры в космосе, после чего мягко опустилась на поверхность Индийского океана.
По словам президента компании Гвинн Шотвелл, если сейчас наиболее ценным активом компании является система спутникового широкополосного доступа в интернет Starlink, то с течением времени им станет Starship, позволяющий за раз запускать на околоземную орбиту более ста тонн полезной нагрузки. «Но в конечном итоге, я думаю, Starship станет тем, что выведет нас на вершину как одну из самых ценных компаний. Мы даже не можем представить, что Starship собирается сделать с человечеством и жизнями людей. И я думаю, что это будет самой ценной частью SpaceX», — сказала руководитель.
По ее словам, в перспективе конкурировать со SpaceX в области пилотируемых многоразовых сверхтяжелых ракет будет сложнее, чем в строительстве спутников для широкополосного доступа в интернет.
После успешного завершения летных испытаний компания SpaceX получит в свое распоряжение систему Starship общей грузоподъемностью до 150 тонн на низкую околоземную орбиту (при многоразовом варианте применения), которая может использоваться для запуска аппаратов в дальний космос, выведения на околоземную орбиту крупных космических станций и спутников, а также будет иметь нетривиальные приложения негражданского характера. В настоящее время организации и компании из ЕС и Китая еще не приблизились к SpaceX по уровню развития технологии многоразовых ракет космического назначения, что предоставляет США монопольные преимущества, противопоставить которым что-либо практически невозможно.
В ходе третьего испытательного полета пилотируемый космический корабль Starliner впервые отправился к Международной космической станции (МКС) с экипажем. На борту корабля разработки и производства компании Boeing находились опытнейшие астронавты НАСА Барри Уилмор и Сунита Уильямс. Пуск ракеты Atlas 5 с кораблем Starliner, состоявшийся 5 июня с базы Космических сил США на мысе Канаверал во Флориде, неоднократно переносился.
Достигнув 6 июня модуля Harmony американского сегмента МКС, корабль должен был находиться там около двух недель, после чего планировалось его возвращение с экипажем обратно на Землю. Starliner из-за проблем с двигателями ориентации не без труда пристыковался к МКС. У пристыкованного к Harmony корабля специалисты НАСА обнаружили утечки в баках наддува гелием. Специалистам также оставались до конца неясны причины, по которым возникают проблемы с двигателями ориентации.
Из соображений безопасности НАСА решило вернуть Starliner на Землю без экипажа. Корабль отстыковался от МКС 7 сентября и через шесть часов приземлился в Нью-Мексико. Экипаж Starliner продолжил свою работу на МКС. На Землю он должен вернуться в феврале 2025 года на корабле SpaceX Crew Dragon.
10 сентября компания SpaceX с космодрома Космического центра имени Джона Кеннеди в штате Флорида запустила ракету Falcon 9 с пилотируемым кораблем Crew Dragon, на борту которого находился экипаж туристической миссии Polaris Dawn. Экипаж Polaris Dawn включал миллиардера Джареда Айзекмана (именно его впоследствии избранный президент США Дональд Трамп предложит на должность главы НАСА), подполковника Военно-воздушных сил США в отставке Скотта Потита и инженеров Сары Джиллис и Анны Менон. В рамках миссии Crew Dragon вышел на околоземную орбиту с максимальной высотой 1400,7 километра.
В ходе Polaris Dawn была протестирована связь корабля с Землей посредством спутников системы Starlink, а также разработанные компанией SpaceX скафандры для внекорабельной деятельности. В космических костюмах Айзекман и Джиллис по очереди примерно на 15 минут каждый выглядывали из люка корабля, не покидая его. Условный выход в открытый космос двух членов экипажа Polaris Dawn состоялся, когда Crew Dragon находится на высоте 700 километров над поверхностью Земли. Для сравнения: высота орбиты МКС — около 400 километров.
Обратно на Землю Crew Dragon с туристами вернулся 15 сентября, успешно приводнившись в Мексиканском заливе.