Dream Chaser („Alerg pentru un vis”) - un nou vehicul cu echipaj de la companie privata Sierra Nevada Corporation (SUA). Această navă spațială reutilizabilă va transporta marfă și un echipaj de până la 7 persoane pe orbita joasă a Pământului. Potrivit proiectului, nava spațială va folosi aripi și le va folosi pentru a ateriza pe o pistă obișnuită. Designul se bazează pe designul aeronavei orbitale HL-20

©Corporația Sierra Nevada

În timp ce americanii de la mijlocul secolului trecut își dădeau cu febrilitate cum să țină pasul cu „imperiul răului”, acesta era plin de sloganuri: „Komsomol - într-un avion”, „To Star Space - YES!” Astăzi, Statele Unite pot lansa nave spațiale cu ușurința zmeelor, în timp ce ai noștri pot cutreieră deocamdată doar Teatrul Bolșoi. A înțeles detaliile Naked Science.

Poveste

În timpul Războiului Rece, spațiul a fost una dintre arenele luptei dintre Uniunea Sovietică și Statele Unite. Confruntarea geopolitică dintre superputeri a fost principalul stimulent în acei ani pentru dezvoltarea industriei spațiale. O cantitate imensă de resurse a fost dedicată programelor de explorare spațială. În special, guvernul SUA a cheltuit aproximativ douăzeci și cinci de miliarde de dolari pentru implementarea proiectului Apollo, al cărui obiectiv principal era aterizarea unui om pe suprafața Lunii. Pentru anii 70 ai secolului trecut, această sumă a fost pur și simplu gigantică. Programul lunar al URSS, care nu a fost niciodată destinat să devină realitate, a costat bugetul Uniunii Sovietice 2,5 miliarde de ruble. Dezvoltarea navei spațiale interne reutilizabile Buran a costat șaisprezece miliarde de ruble. În același timp, soarta l-a destinat lui Buran să facă un singur zbor în spațiu.

Omologul său american a fost mult mai norocos. Naveta spațială a făcut o sută treizeci și cinci de lansări. Dar naveta americană nu a durat pentru totdeauna. Nava, creată în cadrul programului de stat „Space Transport System”, și-a efectuat ultima lansare în spațiu pe 8 iulie 2011, care s-a încheiat în dimineața devreme a zilei de 21 iulie a aceluiași an. În timpul implementării programului, americanii au produs șase navete, dintre care una era un prototip care nu a efectuat niciodată zboruri spațiale. Două nave au fost complet catastrofale.

Decolarea Apollo 11

©NASA

Din punct de vedere al fezabilității economice, programul navetei spațiale cu greu poate fi numit succes. Navele spațiale de unică folosință s-au dovedit a fi mult mai economice decât omologii lor reutilizabile, aparent mai avansati din punct de vedere tehnologic. Și siguranța zborurilor pe navete era îndoielnică. În timpul operațiunii lor, în urma a două dezastre, paisprezece astronauți au devenit victime. Dar motivul pentru astfel de rezultate ambigue ale călătoriei în spațiu a navei legendare nu constă în imperfecțiunea sa tehnică, ci în complexitatea însuși conceptului de navă spațială reutilizabilă.

Drept urmare, nava spațială rusă de unică folosință Soyuz, dezvoltată în anii 60 ai secolului trecut, a devenit singurul tip de navă spațială care efectuează în prezent zboruri cu echipaj către Stația Spațială Internațională (ISS). Trebuie remarcat imediat că acest lucru nu indică deloc superioritatea lor față de Naveta Spațială. Nava spațială Soyuz, precum și camioanele spațiale fără pilot Progress create pe baza lor, au o serie de deficiențe conceptuale. Ele sunt foarte limitate ca capacitate de transport. Și utilizarea unor astfel de dispozitive duce la acumularea de resturi orbitale rămase după funcționarea lor. Zborurile spațiale cu nave spațiale de tip Soyuz vor deveni foarte curând parte a istoriei. În același timp, astăzi nu există alternative reale. Potențialul enorm inerent conceptului de nave reutilizabile rămâne adesea irealizabil din punct de vedere tehnic chiar și în epoca noastră.

Primul proiect al aeronavei orbitale reutilizabile sovietice OS-120 Buran, propus de NPO Energia în 1975 și care a fost un analog al navetei spațiale americane

©buran.ru

Noi nave spațiale americane

În iulie 2011, președintele american Barack Obama spunea: un zbor spre Marte este un obiectiv nou și, din câte se poate presupune, principalul obiectiv al astronauților americani pentru următoarele decenii. Unul dintre programele desfășurate de NASA ca parte a explorării Lunii și a zborului către Marte a fost programul spațial pe scară largă „Constellation”.

Se bazează pe crearea unei noi nave spațiale cu echipaj „Orion”, a vehiculelor de lansare „Ares-1” și „Ares-5”, precum și a modulului lunar „Altair”. În ciuda faptului că în 2010 guvernul SUA a decis să reducă programul Constellation, NASA a reușit să continue dezvoltarea Orion. Primul zbor de testare fără pilot al navei este planificat pentru 2014. Este de așteptat ca în timpul zborului dispozitivul să se deplaseze la șase mii de kilometri de Pământ. Aceasta este de aproximativ cincisprezece ori mai departe decât ISS. După zborul de probă, nava se va îndrepta spre Pământ. Noul dispozitiv va putea intra în atmosferă cu o viteză de 32 mii km/h. Conform acestui indicator, Orion este cu o mie și jumătate de kilometri superior legendarului Apollo. Primul zbor experimental fără pilot al lui Orion este destinat să-și demonstreze capacitățile potențiale. Testarea navei ar trebui să fie un pas important către lansarea sa cu echipaj, care este programată pentru 2021.

Conform planurilor NASA, vehiculele de lansare Orion vor fi Delta 4 și Atlas 5. S-a decis abandonarea dezvoltării Ares. În plus, pentru explorarea spațiului adânc, americanii proiectează un nou vehicul de lansare super-greu SLS.

Orion este o navă spațială parțial reutilizabilă și este conceptual mai aproape de nava spațială Soyuz decât de naveta spațială. Cele mai promițătoare sunt parțial reutilizabile nave spațiale. Acest concept presupune că, după aterizarea pe suprafața Pământului, capsula locuibilă a navei poate fi reutilizată pentru lansarea în spațiul cosmic. Acest lucru face posibilă combinarea caracterului practic funcțional al navelor spațiale reutilizabile cu rentabilitatea operațiunii navelor spațiale de tip Soyuz sau Apollo. Această decizie este o etapă de tranziție. Probabil că în viitorul îndepărtat totul nava spatiala vor deveni reutilizabile. Deci, naveta spațială americană și Buranul sovietic au fost, într-un fel, înaintea timpului lor.

Orion este o capsulă multifuncțională, parțial reutilizabilă, navă spațială americană, dezvoltată de la mijlocul anilor 2000 ca parte a programului Constellation.

©NASA

Se pare că cuvintele „practicism” și „prevedere” îi descriu cel mai bine pe americani. Guvernul SUA a decis să nu-și pună toate ambițiile spațiale pe umerii unui singur Orion. În prezent, mai multe companii private, comandate de NASA, își dezvoltă propria navă spațială menită să înlocuiască dispozitivele folosite astăzi. Boeing dezvoltă CST-100, o navă spațială cu echipaj parțial reutilizabilă, ca parte a programului său de dezvoltare comercială a echipajului (CCDev). Dispozitivul este conceput pentru a face călătorii scurte pe orbita joasă a Pământului. Sarcina sa principală va fi livrarea echipajului și a mărfurilor către ISS.

Echipajul navei poate fi de până la șapte persoane. În același timp, în timpul proiectării CST-100 Atentie speciala a fost dat confortului astronauților. Spațiul de locuit al dispozitivului este mult mai extins decât navele din generația anterioară. Acesta va fi probabil lansat folosind vehicule de lansare Atlas, Delta sau Falcon. În același timp, Atlas-5 este cea mai potrivită opțiune. Nava va ateriza folosind o parașuta și airbag-uri. Conform planurilor Boeing, CST-100 va fi supus unei serii de lansări de testare în 2015. Primele două zboruri vor fi fără pilot. Sarcina lor principală este să lanseze vehiculul pe orbită și să testeze sistemele de siguranță. În timpul celui de-al treilea zbor, este planificată o andocare cu echipaj cu ISS. Dacă testele vor avea succes, CST-100 va putea înlocui foarte curând sondele rusești Soyuz și Progress, care dețin monopolul zborurilor cu oameni către Stația Spațială Internațională.

CST-100 – navă spațială de transport cu echipaj

©Boeing

O altă navă privată care va livra marfă și echipaj către ISS va fi un dispozitiv dezvoltat de SpaceX, parte a Sierra Nevada Corporation. Vehiculul Dragon monobloc parțial reutilizabil a fost dezvoltat în cadrul programului Commercial Orbital Transportation Services (COTS) al NASA. Este planificat să se construiască trei modificări ale acestuia: cu echipaj, cargo și autonom. Echipajul navei spațiale cu echipaj, ca și în cazul CST-100, poate fi de șapte persoane. În modificarea încărcăturii, nava va transporta patru persoane și două tone și jumătate de marfă.

Și în viitor vor să folosească Dragonul pentru zboruri către Planeta Roșie. De ce vor dezvolta o versiune specială a navei - „Dragonul Roșu”. Conform planurilor conducerii spațiale americane, un zbor fără pilot al dispozitivului către Marte va avea loc în 2018, iar primul zbor de testare cu echipaj al unei nave spațiale americane este de așteptat să aibă loc în câțiva ani.

Una dintre caracteristicile „Dragonului” este reutilizarea sa. După zbor, o parte din sistemele de energie și rezervoarele de combustibil vor fi coborâte pe Pământ împreună cu capsula locuibilă a navei și vor putea fi reutilizate pentru zboruri spațiale. Această abilitate de design diferențiază noua navă de cele mai promițătoare modele. În viitorul apropiat, „Dragon” și CST-100 se vor completa reciproc și vor acționa ca o „plasă de siguranță”. Dacă un tip de navă, dintr-un motiv oarecare, nu își poate îndeplini sarcinile atribuite, altul va prelua o parte din munca sa.

Dragon SpaceX este o navă spațială de transport privat (SC) a SpaceX, dezvoltată la ordinul NASA ca parte a programului de transport orbital comercial (COTS), concepută pentru a livra încărcătură utilă și, în viitor, oameni către ISS

©SpaceX

Dragonul a fost lansat pe orbită pentru prima dată în 2010. Zborul de testare fără pilot a fost finalizat cu succes, iar câțiva ani mai târziu, și anume pe 25 mai 2012, dispozitivul a andocat cu ISS. La acel moment, nava nu avea un sistem automat de andocare, iar pentru a-l implementa era necesar să se folosească manipulatorul stației spațiale.

Acest zbor a fost considerat a fi prima andocare vreodată a unei nave spațiale private la Stația Spațială Internațională. Să facem o rezervare imediat: Dragonul și o serie de alte nave spațiale dezvoltate de companii private nu pot fi numite private în sensul deplin al cuvântului. De exemplu, NASA a alocat 1,5 miliarde de dolari pentru dezvoltarea Dragonului. Alte proiecte private primesc și sprijin financiar de la NASA. De aceea despre care vorbim nu atât despre comercializarea spațiului, cât despre o nouă strategie de dezvoltare a industriei spațiale, bazată pe cooperarea dintre stat și capitalul privat. Tehnologiile spațiale odinioară secrete, disponibile anterior doar statului, sunt acum proprietatea unui număr de companii private implicate în domeniul astronauticii. Această circumstanță în sine este un stimulent puternic pentru creșterea capacităților tehnologice ale companiilor private. În plus, această abordare a făcut posibilă angajarea unui număr mare de specialiști în industria spațială în sfera privată, care anterior fuseseră demiși de stat din cauza închiderii programului de navete spațiale.

Când vine vorba de programul de dezvoltare a navelor spațiale de către companii private, poate cel mai interesant este proiectul companiei SpaceDev, numit „Dream Chaser”. La dezvoltarea sa au participat și doisprezece parteneri de companie, trei universități americane și șapte centre NASA.

Conceptul navei spațiale cu echipaj reutilizabil Dream Chaser, dezvoltat de compania americană SpaceDev, o divizie a Sierra Nevada Corporation

©SpaceDev

Această navă este foarte diferită de toate celelalte dezvoltări spațiale promițătoare. Dream Chaser reutilizabil arată ca o navetă spațială în miniatură și este capabil să aterizeze ca un avion obișnuit. Totuși, principalele sarcini ale navei sunt similare cu cele ale Dragonului și CST-100. Dispozitivul va servi pentru a livra marfa și echipajul (până la aceleași șapte persoane) pe orbita joasă a Pământului, unde va fi lansat folosind vehiculul de lansare Atlas-5. În acest an, nava ar trebui să efectueze primul zbor fără pilot, iar până în 2015 este planificat să se pregătească pentru lansarea versiunii sale cu echipaj. Încă unul detaliu important. Proiectul Dream Chaser este creat pe baza unei dezvoltări americane din anii 1990 - aeronava orbitală HL-20. Proiectul acestuia din urmă a devenit un analog al sistemului orbital sovietic „Spirala”. Toate cele trei dispozitive au similare aspectși funcționalitatea dorită. Acest lucru ridică o întrebare complet logică. A meritat Uniunea Sovietică a oprit sistemul aerospațial Spiral pe jumătate terminat?

Ce avem?

În 2000, RSC Energia a început proiectarea complexului spațial multifuncțional Clipper. Această navă spațială reutilizabilă, care amintește oarecum de o navetă mai mică, trebuia să fie folosită pentru a rezolva o mare varietate de probleme: livrarea mărfurilor, evacuarea echipajului stației spațiale, turismul spațial, zboruri către alte planete. Au existat anumite speranțe pentru proiect. Ca întotdeauna, bunele intenții au fost acoperite cu un bazin de cupru de lipsă de finanțare. În 2006, proiectul a fost închis. În același timp, tehnologiile dezvoltate în cadrul proiectului Clipper sunt de așteptat să fie utilizate pentru proiectarea Advanced Manned. sistem de transport„(PPTS), cunoscut și sub numele de proiectul Rus.

Versiunea înaripată a Clipper-ului în zbor orbital. Desen webmaster bazat pe modelul 3D Clipper

©Vadim Lukashevich

PPTS (desigur, acesta este încă doar numele „de lucru” al proiectului), după cum cred experții ruși, care va fi destinat să devină un sistem spațial intern de nouă generație, capabil să înlocuiască Soyuz și Progress, care îmbătrânesc rapid. . Ca și în cazul Clipper, nava spațială este dezvoltată de RSC Energia. Modificarea de bază a complexului va fi „Next Generation Manned Transport Ship” (PTK NK). Sarcina sa principală, din nou, va fi livrarea mărfurilor și a echipajului către ISS. Pe termen lung - dezvoltarea unor modificări capabile să zboare pe Lună și să efectueze misiuni de cercetare pe termen lung. Nava în sine promite să fie parțial reutilizabilă. Capsula vie poate fi reutilizată după aterizare. Compartiment motor - nr. O caracteristică curioasă a navei este capacitatea de a ateriza fără a folosi parașuta. Un sistem cu jet va fi folosit pentru frânare și aterizare moale pe suprafața Pământului.

Spre deosebire de nava spațială Soyuz, care decolează din cosmodromul Baikonur din Kazahstan, noua navă spațială va fi lansată din noul cosmodrom Vostochny, care este construit în regiunea Amur. Echipajul va fi de șase persoane. Vehiculul cu echipaj uman este, de asemenea, capabil să transporte o încărcătură de cinci sute de kilograme. În versiunea fără pilot, nava va fi capabilă să livreze „bunătăți” mai impresionante pe orbita joasă a Pământului, cântărind două tone.

Una dintre principalele probleme ale proiectului PPTS este lipsa vehiculelor de lansare cu caracteristicile necesare. Astăzi, principalele aspecte tehnice ale navei spațiale au fost rezolvate, dar lipsa unui vehicul de lansare îi pune dezvoltatorii într-o poziție foarte dificilă. Se presupune că noul vehicul de lansare va fi aproape tehnologic de Angara, dezvoltat în anii 1990.

Model de PTS la expoziția MAKS-2009

©sdelanounas.ru

În mod ciudat, o altă problemă serioasă este chiar scopul proiectării PTS (a se citi: realitatea rusă). Rusia își va putea permite cu greu implementarea unor programe de explorare a Lunii și Marte, similare ca amploare cu cele implementate de Statele Unite. Chiar dacă dezvoltarea complexului spațial are succes, cel mai probabil singura sa sarcină reală va fi livrarea mărfurilor și a echipajului către ISS. Dar începerea testelor de zbor ale PPTS a fost amânată până în 2018. Până în acest moment, dispozitivele americane promițătoare vor putea deja să preia funcțiile pe care le îndeplinesc în prezent nave rusești„Unire” și „Progres”.

Perspective vagi

Lumea modernă este lipsită de romantismul zborurilor spațiale - acesta este un fapt. Desigur, nu vorbim de lansări de sateliți și de turism spațial. Nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la aceste domenii ale astronauticii. Zborurile către Stația Spațială Internațională sunt de mare importanță pentru industria spațială, dar șederea ISS pe orbită este limitată. Stația este planificată să fie lichidată în 2020. O navă spațială modernă cu echipaj este, în primul rând, o parte integrantă a unui program specific. Nu are rost să dezvoltam o nouă navă fără a avea o idee despre sarcinile operațiunii sale. Noile nave spațiale americane sunt proiectate nu numai pentru a livra mărfuri și echipaje către ISS, ci și pentru zboruri către Marte și Lună. Cu toate acestea, aceste sarcini sunt atât de departe de preocupările pământești de zi cu zi încât în ​​următorii ani cu greu ne putem aștepta la vreo descoperire semnificativă în domeniul astronauticii.

Cu toții am văzut de multe ori o mare varietate de stații spațiale și orașe spațiale în filme științifico-fantastice. Dar toate sunt nerealiste. Brian Versteeg de la Spacehabs bazat pe real principii științifice dezvoltă concepte stații spațiale, care într-o zi poate fi construit efectiv. O astfel de stație de așezare este Kalpana One. Mai exact, o versiune îmbunătățită, modernă, a unui concept dezvoltat în anii 1970. Kalpana One este o structură cilindrică cu o rază de 250 de metri și o lungime de 325 de metri. Nivelul aproximativ al populației: 3.000 de cetățeni.

Să aruncăm o privire mai atentă la acest oraș...

„Așezarea Kalpana One Space este rezultatul cercetării asupra limitelor foarte reale ale structurii și formei așezărilor spațiale uriașe. Începând de la sfârșitul anilor 60 și până în anii 80 ai secolului trecut, omenirea a absorbit ideea formelor și dimensiunilor posibilelor stații spațiale ale viitorului, care au fost arătate în tot acest timp în filme științifico-fantastice și în diferite imagini. . Cu toate acestea, multe dintre aceste forme au avut unele defecte de proiectare care, în realitate, ar avea ca rezultat ca astfel de structuri să sufere de o stabilitate insuficientă în timpul rotației în spațiu. Alte forme nu au folosit eficient raportul dintre masa structurală și cea de protecție pentru a crea zone locuibile”, spune Versteeg.

„La căutarea unei forme care să permită crearea unei zone locuibile și locuibile în condiții de suprasarcină și să aibă masa de protecție necesară, s-a constatat că forma alungită a stației ar fi cea mai potrivită alegere. Datorită dimensiunii și designului unei astfel de stații, ar fi necesar foarte puțin efort sau ajustare pentru a evita oscilațiile sale.”

„Cu aceeași rază de 250 de metri și o adâncime de 325 de metri, stația va face două rotații complete în jurul ei pe minut și va crea senzația că o persoană, aflându-se în ea, va experimenta sentimentul ca și cum s-ar afla în condiții pământești. gravitatie. Și asta este foarte aspect important, deoarece gravitația ne va permite să trăim mai mult în spațiu, deoarece oasele și mușchii noștri se vor dezvolta în același mod ca și pe Pământ. Deoarece astfel de stații în viitor pot deveni habitate permanente pentru oameni, este foarte important să creăm condiții pe ele cât mai apropiate de condițiile de pe planeta noastră. Fă-o astfel încât oamenii să poată nu numai să lucreze la el, ci și să se relaxeze. Și relaxează-te cu delicii.”

„Și, deși fizica lovirii sau aruncării, să zicem, o minge într-un astfel de mediu va fi foarte diferită de cea de pe Pământ, stația va oferi cu siguranță o mare varietate de activități sportive (și alte) și divertisment.”

Brian Versteeg este un designer de concept și se concentrează pe munca viitoare a tehnologiei și a explorării spațiului. A lucrat cu multe companii spațiale private, precum și cu publicații tipărite, cărora le-a arătat concepte despre ce va folosi omenirea în viitor pentru a cuceri spațiul. Proiectul Kalpana One este un astfel de concept.

Dar, de exemplu, câteva concepte mai vechi:

Baza științifică pe Lună. Conceptul 1959

Conceptul de colonie cilindrică în mintea poporului sovietic. 1965

Imagine: Revista „Tehnologie pentru tineret”, 1965/10

Conceptul de colonie toroidală

Imagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Dezvoltat de agenția aerospațială NASA în anii 1970. După cum era planificat, colonia ar fi fost proiectată pentru a găzdui 10.000 de oameni. Designul în sine a fost modular și ar permite conectarea unor noi compartimente. Ar fi posibil să călătoriți în ele cu un vehicul special numit ANTS.

Imagine și prezentare: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Sferele Bernal

Imagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Un alt concept a fost dezvoltat la NASA Ames Research Center în anii 1970. Populație: 10 000. Ideea principală a Sferei Bernal este compartimentele vii sferice. Zona populată se află în centrul sferei, înconjurată de zone de producție agricolă și agricolă. Lumina soarelui este folosită ca iluminat pentru zonele rezidențiale și agricole, care este redirecționată către acestea printr-un sistem de baterii cu oglindă solară. Panourile speciale eliberează căldură reziduală în spațiu. Fabricile și docurile pentru nave spațiale sunt situate într-o țeavă lungă specială în centrul sferei.

Imagine: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center

Imagine: Rick Guidis/NASA/Ames Research Center

Conceptul de colonie cilindrică dezvoltat în anii 1970

Imagine: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center

Destinat unei populații de peste un milion de oameni. Ideea conceptului îi aparține fizicianului american Gerard K. Onil.

Imagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Imagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center

Imagine și prezentare: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center

1975 Vedere din interiorul coloniei, ideea conceptului căreia îi aparține Onil. Sectoarele agricole cu tipuri variate legumele si plantele sunt amplasate pe terase care sunt instalate la fiecare nivel al coloniei. Lumina pentru recoltă este furnizată de oglinzi care reflectă razele soarelui.

Imagine: NASA/Ames Research Center

colonie spațială sovietică. 1977

Imagine: Revista „Tehnologia Tineretului”, 1977/4

Fermele orbitale uriașe ca aceasta din imagine vor produce suficientă hrană pentru coloniștii în spațiu

Imagine: Delta, 1980/1

Colonie minieră pe un asteroid

Imagine: Delta, 1980/1

Colonia toroidală a viitorului. 1982

Conceptul de bază spațială. 1984

Imagine: Les Bosinas/NASA/Glenn Research Center

Conceptul de bază a lunii. 1989

Imagine: NASA/JSC

Conceptul unei baze multifuncționale pe Marte. 1991

Imagine: NASA/Glenn Research Center

1995 Luna

Imagine: Pat Rawlings/NASA

Satelitul natural al Pământului pare a fi un loc excelent pentru a testa echipamentele și a pregăti oamenii pentru misiuni pe Marte.

Condițiile speciale de gravitație ale Lunii vor fi un loc excelent pentru competițiile sportive.

Imagine: Pat Rawlings/NASA

1997 Exploatarea gheții în craterele lunare întunecate polul Sud deschide oportunități de expansiune umană în sistemul solar. În această locație unică, oamenii dintr-o colonie spațială alimentată cu energie solară vor produce combustibil pentru a trimite nave spațiale de pe suprafața lunară. Apa din surse potențiale de gheață sau regolitul va curge în interiorul celulelor domului și va preveni expunerea la radiații dăunătoare.

Imagine: Pat Rawlings/NASA

Secvența de deschidere a seriei „The Expanse”: o descriere schematică a răspândirii umanității în întreaga lume sistem solar

Am pregătit un scurt articol pentru revista Popular Mechanics - o prognoză pentru dezvoltarea astronauticii. Materialul „5 scenarii pentru viitor” (nr. 4, 2016) a inclus doar o mică parte a articolului - doar un paragraf :) Public versiunea completă!

Prima parte: viitorul apropiat - 2020-2030

La începutul noului deceniu, oamenii se vor întoarce în spațiul cislunar ca parte a programului Flexible Path al NASA. Noua rachetă super-grea americană Space Launch System (SLS), a cărei prima lansare este programată pentru 2018, va ajuta în acest sens. Sarcina utilă - 70 de tone la prima etapă, până la 130 de tone la etapele ulterioare. Permiteți-mi să vă reamintesc că Protonul rusesc are o sarcină utilă de doar 22 de tone, noul Angara-A5 are aproximativ 24 de tone.Nava spațială de stat Orion se construiește și în SUA.

SLS
Sursa: NASA

Companiile private americane vor asigura livrarea de astronauți și mărfuri către ISS. Inițial, două nave - Dragon V2 și CST-100, apoi vor urma altele (eventual cu aripi - de exemplu, Dream Chaser, nu numai în marfă, ci și în versiunea pentru pasageri).

ISS va funcționa cel puțin până în 2024 (posibil mai mult, în special segmentul rus).

Atunci NASA va anunța un concurs pentru o nouă bază aproape de Pământ, care probabil va fi câștigată de Bigelow Aerospace cu proiectul său pentru o stație cu module gonflabile.

Se poate prevedea că până la sfârșitul anilor 2020 vor exista mai multe stații orbitale private cu echipaj personal pe orbită în diverse scopuri(de la turism la ansamblul satelitului orbital).

Folosind o rachetă grea (cu o capacitate de sarcină utilă de puțin peste 50 de tone, uneori clasificată ca super-grea) Falcon Heavy și Dragon V2, realizate de Elon Musk, zborurile turistice pe orbita în jurul Lunii sunt destul de posibile - nu doar un zbor, dar lucrează pe orbită lunară - mai aproape de mijlocul anilor 2020.

De asemenea, mai aproape de mijlocul până la sfârșitul anilor 2020, este probabilă o competiție a NASA pentru crearea infrastructurii de transport lunar (expediții private și o bază lunară privată). Conform estimărilor publicate recent, investitorii privați vor avea nevoie de fonduri guvernamentale de aproximativ 10 miliarde de dolari pentru a se întoarce pe Lună în timpul previzibil (mai puțin de 10 ani).

Modelul bazei lunare a companiei private Bigelow Aerospace
Sursa: Bigelow Aerospace

Astfel, „Calea flexibilă” duce NASA către Marte (o expediție către Phobos - la începutul anilor 30, la suprafața lui Marte - abia în anii 40, cu excepția cazului în care există un impuls puternic de accelerare din partea societății), și orbita joasă a Pământului și chiar Luna va fi renunțată la afacerile private.

În plus, vor fi puse în funcțiune noi telescoape, care vor face posibilă găsirea nu doar a zeci de mii de exoplanete, ci și măsurarea spectrelor atmosferelor celor mai apropiate cu ajutorul observațiilor directe. M-aș îndrăzni să presupun că înainte de anul 30 se vor obține dovezi ale existenței vieții extraterestre (atmosfera de oxigen, semnături IR ale vegetației etc.), iar întrebarea Marelui Filtru și Paradoxul Fermi se va pune din nou.

Vor avea loc noi zboruri de sonde către asteroizi, giganți gazosi (la satelitul Europa al lui Jupiter, la sateliții lui Saturn Titan și Enceladus, precum și la Uranus sau Neptun), vor apărea primele sonde interplanetare private (Luna, Venus, eventual Marte cu asteroizi).

Vorbirea despre extracția de resurse pe astroizi până în anul 30 va rămâne doar vorba. Cu excepția cazului în care comercianții privați efectuează mici experimente tehnologice împreună cu agențiile guvernamentale.

Sistemele suborbitale turistice vor începe să zboare în masă — sute de oameni vor vizita marginea spațiului.

China își va construi propria sa stație orbitală cu mai multe module la începutul anilor 20, iar la mijlocul până la sfârșitul deceniului va efectua un zbor cu echipaj în jurul Lunii. De asemenea, va lansa multe sonde interplanetare (de exemplu, roverul chinezesc Marte), dar nu va ocupa primul loc în astronautică. Deși va fi pe locul trei sau al patrulea - chiar în spatele Statelor Unite și al marilor comercianți privați.

În cel mai bun caz, Rusia va păstra „spațiul pragmatic” – comunicații, navigație, teledetecție a Pământului, precum și moștenirea sovietică a explorării spațiului cu echipaj. Cosmonauții vor zbura către segmentul rusesc al ISS pe Soyuz, iar după retragerea SUA din proiect, segmentul rus va forma probabil o stație separată - mult mai mică decât stația sovietică Mir și chiar mai mică decât stația chineză. Dar acest lucru va fi suficient pentru a salva industria. Chiar și în ceea ce privește vehiculele de lansare, Rusia va reveni pe locul 3-4. Dar acest lucru va fi suficient pentru a îndeplini sarcini de importanță economică națională. În cel mai rău caz, după finalizarea operațiunii ISS, direcția cu echipaj în cosmonautică din Rusia va fi complet închisă, iar în cel mai optimist scenariu, un program lunar va fi anunțat cu real (și nu la mijlocul 2030) termene limită și control clar, care va permite deja la mijlocul anilor 2020 x să efectueze aterizări pe Lună. Dar un astfel de scenariu, din păcate, este puțin probabil.

Noi țări se vor alătura clubului puterilor spațiale, inclusiv mai multe țări cu programe cu echipaj - India, Iran, chiar și Coreea de Nord. Și asta ca să nu mai vorbim de companiile private: până la sfârșitul deceniului vor exista o mulțime de vehicule private orbitale cu echipaj - dar cu greu mai mult de o duzină.

Multe companii mici își vor crea propriile rachete ultra-ușoare și ușoare. Mai mult, unele dintre ele vor crește treptat încărcătură utilă- si intra in clasele mijlocii si chiar grele.

În mod fundamental, vehiculele de lansare noi nu vor apărea; oamenii vor zbura pe rachete, dar reutilizarea primelor etape sau salvarea motoarelor va deveni norma. Este probabil ca experimente să fie efectuate cu sisteme aerospațiale reutilizabile, combustibili noi și structuri. Poate că până la sfârșitul anilor 20 va fi construit un vehicul de lansare reutilizabil cu o singură etapă și va începe să zboare.

Partea a doua: transformarea umanității într-o civilizație spațială - din 2030 până la sfârșitul secolului XXI

Există multe baze pe Lună, atât publice, cât și private. Satelitul natural al Pământului este folosit ca bază de resurse (energie, gheață, diverse componente ale regolitului), un teren de testare experimentală și științifică unde sunt testate tehnologiile spațiale pentru zboruri pe distanțe lungi, telescoapele în infraroșu sunt amplasate în cratere umbrite și partea din spate- radiotelescoape.

Luna este inclusă în economia pământului - energia centralelor lunare (câmpuri panouri solareși concentratoare solare construite din resurse locale) este transmisă atât la remorcherele spațiale din spațiul apropiat Pământului, cât și către Pământ. Problema livrării materiei de pe suprafața Lunii pe orbita joasă a Pământului (frânare în atmosferă și captare) a fost rezolvată. Hidrogenul și oxigenul lunar sunt utilizați în stațiile de realimentare cislunar și din apropierea Pământului. Desigur, toate acestea sunt doar primele experimente, dar companiile private fac deja avere din ele. Heliul-3 este extras până acum doar în cantități mici pentru experimente legate de motoarele de rachete termonucleare.

Există o stație de colonie științifică pe Marte. Un proiect comun de „investitori privați” (în principal Elon Musk) și state (în principal SUA). Oamenii au ocazia să se întoarcă pe Pământ, dar mulți zboară departe lume noua pentru totdeauna. Primele experimente privind posibila terraformare a planetei. Pe Phobos există o bază de transbordare pentru navele interplanetare grele.

Baza pe Marte
Sursa: Bryan Versteeg

Există multe sonde în întreg sistemul solar, al căror scop este pregătirea pentru explorare și căutarea resurselor. Zboruri ale vehiculelor de mare viteză cu sisteme de propulsie nucleară în centura Kuiper către gigantul gazos recent descoperit - a noua planetă. Rovere pe Mercur, baloane, sonde plutitoare, zburătoare pe Venus, studiind sateliții planetelor gigantice (de exemplu, submarinele din mările Titan).

Rețelele distribuite de telescoape spațiale fac posibilă detectarea exoplanetelor prin observare directă și chiar crearea de hărți (de rezoluție foarte scăzută) ale planetelor din jurul stelelor din apropiere. Observatoare mari automate au fost trimise în focarul lentilei gravitaționale a Soarelui.

Vehiculele de lansare reutilizabile cu o singură etapă au fost desfășurate și sunt în funcțiune; metodele non-rachete de livrare a mărfurilor - catapulte mecanice și electromagnetice - sunt utilizate în mod activ pe Lună.

Există multe stații spațiale turistice care zboară în jur. Există mai multe stații - institute științifice cu gravitație artificială (stație de torus).

Navele interplanetare cu echipaj greu nu numai că au ajuns pe Marte și au asigurat desfășurarea unei baze de colonii pe Planeta Roșie, dar explorează în mod activ centura de asteroizi. Multe expediții au fost trimise pe asteroizii din apropierea Pământului și a fost efectuată o expediție pe orbita lui Venus. Au început pregătirile pentru desfășurarea bazelor de cercetare în apropierea planetelor gigantice Jupiter și Saturn. Poate că planetele gigantice vor deveni ținta primului zbor de testare al unei nave spațiale interplanetare cu un motor termonuclear cu plasmă magnetică.

Lansarea balonului meteorologic pe Titan

Juno. Nava spațială Juno a fost lansată în 2011 și este programată să intre pe orbita în jurul lui Jupiter în 2016. Va face o buclă lungă în jurul gigantului gazos, colectând date despre compoziția atmosferică și câmpul magnetic, precum și cartografierea vântului. Juno este prima navă spațială a NASA care nu folosește un miez de plutoniu, ci care este echipată cu panouri solare.

Marte 2020. Următorul rover trimis pe planeta roșie va fi în multe privințe o copie a bine-dovedită Curiosity. Dar sarcina lui va fi diferită - și anume, să caute orice urme de viață pe Marte. Programul începe la sfârșitul anului 2020.

NASA intenționează să lanseze în 2016 un ceas atomic spațial pentru navigația în spațiul adânc pe orbită. Acest dispozitiv, în teorie, ar trebui să funcționeze ca un GPS pentru viitoarele nave spațiale. Ceasul spațial promite să fie de 50 de ori mai precis decât oricare dintre omologii săi de pe Pământ.

InSight. Una dintre întrebările importante legate de Marte este dacă există sau nu activitate geologică pe acesta? Misiunea InSight, planificată pentru 2016, ar răspunde la aceasta cu un rover care poartă un burghiu și un seismometru.

Orbiterul lui Uranus. Omenirea a vizitat Uranus și Neptun o singură dată, în timpul misiunii Voyager 2 din 1980, dar se așteaptă ca acest lucru să fie corectat în următorul deceniu. Programul orbitator al lui Uranus este conceput ca un analog al zborului lui Cassini către Jupiter. Problemele sunt finanțarea și lipsa plutoniului pentru combustibil. Cu toate acestea, lansarea este planificată pentru 2020, vehiculul sosind la Uranus în 2030.

Europa Clipper. Datorită misiunii Voyager din 1979, am aflat că sub gheața uneia dintre lunile lui Jupiter, Europa, se află un ocean uriaș. Și acolo unde este atât de multă apă lichidă, viața este posibilă. Europa Clipper va zbura în 2025, echipat cu un radar puternic capabil să privească adânc sub gheața Europei.

OSIRIS-REx. Asteroidul (101955) Bennu nu este cel mai faimos obiect spațial. Dar, potrivit astronomilor de la Universitatea din Arizona, are o șansă foarte reală să se prăbușească în Pământ în jurul anului 2200. OSIRIS-REx va călători în Benn în 2019 pentru a colecta probe de sol și a reveni în 2023. Studierea datelor obținute ar putea ajuta la prevenirea unui dezastru în viitor.

LISA este un experiment comun între NASA și Agenția Spațială Europeană de studiat valuri gravitationale, emisă de găurile negre și pulsari. Măsurătorile vor fi efectuate de trei dispozitive situate la vârfurile unui triunghi de 5 milioane km lungime. LISA Pathfinder, primul dintre cei trei sateliți, va fi trimis pe orbită în noiembrie 2015, cu lansarea completă a programului planificată pentru 2034.

BepiColombo. Acest program a fost numit după matematicianul italian din secolul al XX-lea Giuseppe Colombo, care a dezvoltat teoria manevrei gravitaționale. BepiColombo este un proiect al agențiilor spațiale din Europa și Japonia, care începe în 2017 cu sosirea estimată a dispozitivului pe orbita lui Mercur în 2024.

Telescopul spațial James Webb va fi lansat pe orbită în 2018 ca înlocuitor al celebrului Hubble. Dimensiunea unui teren de tenis și dimensiunea unei case cu patru etaje, care costă aproape 9 miliarde de dolari, telescopul este considerat cea mai bună speranță pentru astronomia modernă.

Practic, misiunile sunt planificate în trei direcții - un zbor către Marte în 2020, un zbor către Europa, luna lui Jupiter, și, eventual, pe orbita lui Uranus. Dar lista nu se limitează la ei. Să aruncăm o privire la zece programe spațiale viitorul apropiat.

Rusă stație orbitală, care va înlocui ISS, va fi etern, potrivit raportului anual. vorbește despre cel mai mare laborator aproape de Pământ care funcționează în prezent, perspectivele stației rusești și planurile spațiale ale altor țări, în primul rând SUA și China.

ISS este planificată să funcționeze cel puțin până în 2024. După aceasta, lucrările laboratorului vor fi finalizate sau prelungite pentru încă patru ani. Partenerii ISS, în primul rând SUA, Rusia și Japonia, nu au luat încă o decizie. Între timp, viitorul ISS este direct legat de dezvoltarea noilor tehnologii spațiale.

Termen limită

După separarea segmentului rus de ISS, laboratorul orbital rus va fi format din trei module: un laborator polivalent cu caracteristici operaționale îmbunătățite „Nauka”, un hub „Prichal” și un modul științific și energetic. Ulterior, stația națională este planificată să fie echipată cu încă trei module - transformabil, gateway și energie.

obiectivul principal laborator - pentru a deveni o platformă de testare a tehnologiilor pentru explorarea spațiului adânc. După cum se raportează în raportul anual al RSC, „este așteptată funcționarea continuă a stației prin înlocuirea modulelor care și-au epuizat durata de viață”. Deși primele trei module ar trebui să facă parte din ISS, niciunul dintre ele nu a fost încă lansat în stație. Motivele sunt încă aceleași. Luați în considerare, de exemplu, situația cu modulul Știință.

Viceprim-ministrul a fost de acord cu el. „Trebuie discutată problema viitorului programelor cu echipaj, și nu merge cu fluxul, fiind responsabil doar de proces, dar nu și de rezultat. Opinia acestui expert merită ascultată și nu respinsă în mod obișnuit. Așteptăm o analiză obiectivă a situației și propuneri concrete de la Roscosmos. În caz contrar, vom rămâne în urmă nu numai Statelor Unite, ci și altor puteri spațiale. Tot ce va rămâne este nostalgia pentru vremurile de demult.”