NASA объявило конкурс на постройку лунного транспорта среди частных компаний
На днях агентство в общих чертах обрисовало планы по созданию коммерчески разработанного спутника посадочного модуля SpaceX. В объявлении содержится призыв к частным космическим компаниям разработать и второй посадочный модуль, который доставит астронавтов с лунной орбиты на поверхность, что станет ключевым элементом будущей транспортной сети как для экипажа, так и для грузов.
Посадочные модули вместе с системой космического запуска станут ключевой частью программы NASA Artemis, которая направлена на создание постоянного присутствия экипажа США на Луне. Прежде чем выбрать SpaceX для разработки лунного посадочного модуля для миссий, НАСА сначала рассматривало концепции от ряда фирм, а затем сократило количество возможностей до трех в 2020 году, а остальные поступили от Blue Origin и Dynetics.
НАСА остановилось на SpaceX в апреле прошлого года, заключив с компанией контракт на 2,9 миллиарда долларов США. Договор подразумевает разработку и демонстрацию лунного посадочного модуля, способного вместить двух астронавтов и доставить их с орбиты на поверхность. Blue Origin фактически подала в суд на это решение, что является одним из факторов, способствовавших задержкам в программе, поскольку первую миссия с экипажем пришлось перенести на апрель 2025 года.
Новое объявление открывает двери другим коммерческим американским компаниям для параллельной разработки. НАСА дорабатывает требования для второго посадочного модуля, чтобы не только создать конкуренцию, но и обеспечить избыточность и гарантировать, что он сможет доставить астронавтов и оборудование для научных исследований на поверхность Луны.
Хотя миссии с экипажем начнутся не раньше 2025 года, НАСА готовится к беспилотным миссиям, демонстрируя возможности своей системы космического запуска и капсулы Orion. На прошлой неделе они были впервые вывезены из сборочного цеха на стартовую площадку, где инженеры проведут генеральную репетицию с полными баками перед запуском миссии Artemis 1, запланированным на май этого года:
«Под руководством "Артемиды" НАСА выполнит серию новаторских миссий на Луне и вокруг нее, чтобы подготовиться к следующему гигантскому скачку человечества: миссии с экипажем на Марс», — заявил администратор НАСА Билл Нельсон. «Конкуренция имеет решающее значение для нашего успеха на поверхности Луны и за ее пределами, гарантируя, что у нас будет возможность выполнять ряд миссий в течение следующего десятилетия».
Межпланетные перелеты становятся реальностью
SpaceX продемонстрировала «марсианскую» ракету Starship в собранном виде. Демонстрация состоялась на базе Starbase в Техасе. Высота ракеты-носителя составляет 120 метров, диаметр — 9 метров. На сегодня Starship является самой большой космической ракетой в мире. При сухой массе в 300 тонн Starship может нести до 250 тонн полезной нагрузки. Ожидается, что первый орбитальный полет Starship состоится в мае 2022 года. Ракета-носитель должна облететь вокруг Земли и совершить управляемое приводнение вблизи Гавайских островов.
NASA выкатило на стартовый стол космодрома во Флориде сверхтяжелую ракету-носитель SLS. Она будет использоваться для первого беспилотного запуска космического корабля Orion. Стартовая группа миссии Artemis I отработала загрузку топлива в баки ракеты, провела полный обратный отсчет и прорепетировала все процедуры, которые команда будет выполнять во время запуска.
В 2022 году Роскосмос проведет меньше пусков, чем планировалось. В 2021 году с космодромов Байконур, Плесецк, Восточный и Гвианского космического центра было проведено 25 пусков ракет-носителей Роскосмоса, и выведены 340 космических аппаратов разного назначения и в интересах нескольких стран. В 2022 году количество запусков сократится. Ожидалось, что в 2022 году совместно с ESA состоится отправка исследовательского аппарата на Марс. Но этот запуск не состоится.
NASA и ESA уточнили сроки доставки грунта с Марса. В миссии примут участие два посадочных модуля Sample Retrieval Landers. Их старт запланирован на 2028 год. Старт зонда Earth Return Orbiter, который доставит образцы на Землю запланирован на 2027 год. Возвращение образцов состоится не раньше 2033 года.
Скафандры были разработаны SpaceX в сотрудничестве с НАСА и астронавтами, которые первыми провели в них полет на борту капсулы Crew Dragon — Бобом Бенкеном и Дагом Херли. Они сделаны из современных материалов и с применением новых технологий, связывающими их с системами капсулы Crew Dragon.
Надо отметить, что они не являются заменой обычных костюмов, которые использовались в течение десятилетий. То есть костюмы похожи на те, которые носят пилоты реактивных истребителей. Эти сшитые на заказ скафандры предназначены для защиты человека во время запуска, включая кратковременный вакуум или сильный жар, но не от опасностей открытого космоса.
Костюмы SpaceX являются огнестойкими и ударопрочными, в них встроены средства связи и климат-контроль. Естественно, в шлеме есть радио и микрофоны, а воздух и электричество поступают в скафандры по одному кабелю, которым оснащено кресло капсулы.
«При разработке этого костюма упор делался на простоту его использования. Экипаж просто подключается к кораблю, когда садится в кресла, а затем костюм работает автономно, — говорит Крис Трипп из SpaceX. — Это часть корабля».
Учитывая успехи последних лет в области электроники и программного обеспечения, астронавтам и центру управления полетами следует ожидать упрощения связи, которая станет гораздо устойчивее.
Еще одно важное изменение появилось в перчатках. Они должны быть прочными, но при этом позволять пальцам гнуться, чтобы человек мог управлять капсулой с помощью сенсорных экранов. Снимать перчатки для более точного ввода нельзя. Таким образом, перчатки получили особое покрытие и позволяют людям не допускать ошибок во время прикосновений к мониторам, что исключит неправильный ввод информации или ложные команды.
«Нам потребовалось почти четыре года, чтобы разработать костюмы, которые хорошо выглядят и хорошо работают, — сказал основатель и генеральный директор SpaceX Илон Маск. — Мы желаем, чтобы сегодняшние дети однажды захотели надеть эту униформу, решив быть космонавтами».
Речь про надувную тормозную оболочку сферической формы из тонкой металлизированной полимерной пленки. Основное назначение – спуск отработавших свой срок наноспутников Cubesat в атмосферу, где те будут сгорать.
Однако разработка учёных способна «приземлять» и более масштабные конструкции, вплоть до космических станций, у которых температура сгорания некоторых деталей выше атмосферной. В связи с этим перед разработчиками встал ещё один вопрос: как совершить приземление в максимально приближенную к заданным параметрам точку.
«Чем ниже орбита, тем плотнее атмосфера и тем больше на космический аппарат влияет закон всемирного тяготения. Это давно известный, ещё до космических полётов, факт. Однако, если аппарат падает естественным путём, то угол входа очень маленький, и диапазон места падения определить крайне трудно, – рассказал участник проекта, начальник студенческого космического конструкторского бюро "Искра" МАИ Сергей Фирсюк. – Сочетание надувных конструкций из тонких плёнок и навигации даёт возможность не только тормозить аппарат с целью увода его с орбиты, но и выбирать район падения».
Изготавливают надувную тормозную оболочку специалисты сами. Для этого используют плёнку 5-12 микрон толщиной, которую склеивают по заранее заготовленной выкройке.
Способ увода спутника с орбиты относится к пассивным методам борьбы с образованием космического мусора: спуск аппарата происходит за счёт сил аэродинамического торможения. Надувной модуль в форме шара складывается и размещается внутри космического аппарата. В сложенном виде – это маленький шарик диаметром не более 10 см. При раскрытии его диаметр становится равен 2 метрам. Посредством неоднократного надувания и сдувания устройства космический аппарат сбрасывает скорость и снижает высоту. Управляя этим процессом, можно приземлить аппарат точно в цель.
«Допустим, вы решили спустить МКС, которая находится на высоте около 420 км от Земли. В свободном полёте она в течение 1-1,5 лет будет постепенно проседать, а в затем спускаться по непредсказуемой траектории. Наличие таких устройств, как наше, позволило бы по технологии "надули-сбросили, надули-сбросили" сильно сузить район случайного падения. Это достигается за счёт того, что надувная конструкция увеличивает площадь объекта и, соответственно, силу его сопротивления», – отмечает учёный МАИ.
Однако вопрос масштабной коммерциализации проекта лежит в будущем. Сейчас многие говорят о необходимости очистки орбиты от космического мусора, но мало кто это делает. По мнению учёных, скоро наступит момент, когда каждый разработчик космического аппарата должен будет думать о том, как обеспечить «утилизацию» своего изделия.
Ученые уверены: их разработка будет более востребована для увода с орбиты кубсатов, чем активные методы борьбы с образованием космического мусора, такие как двигатель, лазер или плазменный пучок. Во-первых, это намного дешевле и не требует сложной системы управления. Таким способом можно было бы сводить с орбиты, не тратя топливо, любой объект. Во-вторых, импульс двигателем при скорости 150 м/сек даёт угол входа в атмосферу 1,5 градуса, и точность района, куда упадёт аппарат, намного шире, чем при использовании надувной тормозной оболочки. Наконец, разработка учёных позволит эксплуатировать космические аппараты до полного отказа.
Впереди у разработчиков вакуумные испытания и проведение реального эксперимента – запуск кубсата с раскрытием на высоту 400-200 км.
Скопление содержит целую коллекцию галактик разных форм и размеров, причём некоторые из этих галактик весьма загадочны. Наблюдения показывают, что галактики имеют тенденцию образовывать большие группы, называемые скоплениями. Фактором, который удерживает в них галактики, является гравитация, благодаря которой в одном скоплении может содержаться до тысячи галактик, а размеры скоплений достигают 30 миллионов световых лет.
Расстояние до центра скопления Печи, по оценкам ESO, составляет около 65 миллионов световых лет. Скопление насчитывает около 60 крупных и 60 карликовых галактик, некоторые из которых тесно взаимодействуют друг с другом. Существование таких скоплений иллюстрирует действие гравитации на больших расстояниях: она способна собрать в одной области пространства колоссальные массы отдельных галактик.
В центре скопления Печи, между тремя яркими туманными «пузырями» в левой части снимка, находится галактика NGC 1399. Такие галактики-каннибалы похожи на эллиптические, но имеют больший размер и отличаются протяжённой слабой оболочкой, что объясняется поглощением галактик меньшего размера, стянутых гравитацией к центру скопления. Справа внизу на снимке видна большая спиральная галактика с перемычкой NGC 1365, которая представляет собой яркий пример галактик такого типа: отчётливо выраженная перемычка проходит через центральное ядро галактики, а спиральные ветви выходят из концов перемычки. Кроме того, NGC 1365 является так называемой сейфертовской галактикой — у неё имеется яркое активное ядро, в центре которого находится сверхмассивная чёрная дыра.
ß
На днях международная команда астрономов сформулировала новое сообщение, которое предлагается отправить возможным инопланетным цивилизациям. Это далеко не первая из активных попыток вступить в контакт с братьями по разуму. Такие проекты называются METI, Messaging to Extra-Terrestrial Intelligence – «послания внеземному разуму» – и первое из них было отправлено еще в начале 1960-х, в пору яркой молодости земной космонавтики.
Содержание сообщения было кратким: «Мир – Ленин – СССР», закодированное азбукой Морзе и пересланное антенной космической связи из Евпатории в направлении Венеры. Отразившись от нее, сигнал отправился к звезде HD 131336 в созвездии Весов и к настоящему моменту преодолел 60 световых лет из 800. Можно представить, как озадачены будут тамошние астрономы, если они существуют, смогут получить и расшифровать это бодрое послание. «Ленин»? «СССР»?..
Уже в 2017-м в космос неизвестно зачем транслировали звук с испанского фестиваля электронной музыки Sonar, направив его к красному карлику GJ 273. Но все же другие проекты METI были куда более продуманными. Некоторые из них рассказывают о Солнце, Земле и людях в той же форме радиопосланий, прочие фиксируют эту информацию на вещественных носителях. В любом случае главная проблема, стоящая перед авторами таких сообщений, состоит в поиске адекватной системы знаков, которая могла бы объяснить нашу мысль представителям совершенно иной цивилизации и другой биосферы, возможно – весьма непохожим на нас самих. И прежде чем мы перейдем к тексту нового сообщения, которое предлагают астрономы сегодня, давайте почитаем самые важные из предыдущих.
Послание: Пластинки Pioneer
Тип: Вещественное. Даты отправки: 1972 и 1973 г. Авторы сообщения: Карл Саган, Линда Саган, Фрэнк Дональд (США)
Сообщение выгравировано на поверхности алюминиевых пластин размерами ок. 23 х 15 см. Пластины размещены на дальних космических зондах Pioneer 10 и Pioneer 11, которые отправились к периферии Солнечной системы. Последний сигнал от Pioneer 11 был получен в 1995 г., аппарат движется в направлении созвездия Орла. Связь с Pioneer 10 прервалась в 2002 г. и летит к Альдебарану.
В правой части пластины изображены мужская и женская фигуры на фоне зонда Pioneer, в одном с ним масштабе, но с недостоверно показанными гениталиями. Сверху слева условно показаны два атома водорода, длина волны излучения которого (радиолиния нейтрального водорода = 21 см) принята в этом сообщении за базовую единицу длины (она изображается одной черточкой). В этих единицах (8) указан рост женщины (168 см).
Слева показано Солнце с исходящими от него линиями, длина которых показывает относительные расстояния до ближайших известных пульсаров (они могут служить своего рода «маяками» для межзвездной навигации). Прерывистость этих линий, чередуя черточки и нули, соответствует длине волны излучения того или иного пульсара в тех же 21-сантиметровых единицах. 15-я горизонтальная линия обозначает расстояние от Солнца до центра Млечного пути.
Внизу приведена схема Солнечной системы и траектория полета Pioneer начиная с Земли и с облетом Юпитера. Обратите внимание, что кольца показаны только у Сатурна, хотя с тех пор они обнаружились и у других планет, включая Уран и Нептун. Кроме того, в числе планет фигурирует и Плутон. Такой же двоичный код рядом с каждой из них показывает расстояние от Солнца.
Послание: Arecibo
Тип: Радиосигнал. Дата отправки: 1974 г. Авторы сообщения: Карл Саган, Фрэнсис Дрейк (США).
Послание было отправлено с расположенной в Пуэрто-Рико обсерватории Аресибо в направлении звездного скопления М13. Оно находится в 25 тыс. световых годах и различимо даже невооруженным глазом, а в бинокль можно рассмотреть и отдельные звезды, входящие в скопление. В нем содержатся сотни тысяч звезд, что, казалось бы, повышает шансы на успешную передачу сообщения. Однако авторы не учли, что за время путешествия сигнала М13 успеет сместиться, и некоторые расчеты показывают, что сигнал в итоге пройдет мимо цели.
Отправка послания Arecibo продолжалась 169 секунд, за это время в космос была отправлена последовательность из 1679 двоичных цифр. Само по себе это количество неслучайно: 1679 – это произведение двух простых чисел (23 и 73), и из них можно сложить лишь два прямоугольника, либо 23 х 73, либо 73 х 23. И лишь в правильном (первом) варианте из них образуется упорядоченная картина, на которой – сверху вниз – содержатся ценные сведения о человечестве и его знаниях.
На иллюстрации разные части сообщения для удобства выделены разными цветами, но при радиосигнале этого, конечно, нет. Тем не менее, последовательность нулей и единиц сперва (в самом верху прямоугольника) изображает числа от 1 до 10. Ниже идет часть, выделенная фиолетовым, которая с помощью той же кодировки показывает атомные номера ключевых для жизни химических элементов, по порядку: водорода (1), углерода (6), азота (7), кислорода (8) и фосфора (15).
Самый большой третий фрагмент сообщения (зеленая) описывает химические формулы четырех нуклеотидов, строительных блоков ДНК. Если рассматривать слева направо, то показаны: в верхней части дезоксирибоза с фосфатом плюс аденин; тимин и дезоксирибоза с фосфатом; в нижней части – дезоксирибоза с фосфатом плюс цитозин; гуанин и дезоксирибоза с фосфатом. Ниже показана двойная спираль ДНК (синяя) и среднее количество пар нуклеотидов в геноме человека (белым) – тогда оно считалось равным примерно 4,3 млрд пар, хотя по более современным данным достигает «всего лишь» 3,1 млрд.
Следующая ниже часть прямоугольника отведена под сведения о самом человеке и человечестве. Слева (белым) показано число 14: авторы сообщения несколько самонадеянно решили, что если инопланетяне додумаются умножить его на длину волны, на которой было передано послание, то и получат средний рост человека (176,4 см). Далее показана схема человеческого тела, а справа от нее – 4,292 млрд, население Земли на тот момент. Наконец, в самом низу показана схема Солнечной системы (опять же, с девятью планетами, включая Плутон) и изображение антенны, с помощью которой послание было отправлено. Без этого было не обойтись, ведь сама отправка этого сигнала была приурочена к открытию нового мощного радиотелескопа. Обратите внимание, что центр антенны совпадает с положением Земли на предыдущей части послания.
Послание: Пластинки Voyager
Тип: Вещественное. Дата отправки: 1977 г. Автор сообщения: Карл Саган (США).
Позолоченные круглые пластинки диаметром ок. 30 см, помещенные в футляр и закрепленные на дальних зондах Voyager 1 и Voyager 2. Вместе с ними отправлены и иглы для воспроизведения записей и их преобразования в аудио- и видеоданные. На футляре выгравирована схема, объясняющая принцип воспроизведения и содержащая ключевые сведения о человечестве. Сегодня Voyager 1 и Voyager 2 стали самыми далекими рукотворными объектами в истории: Voyager 1 уже покинул Солнечную систему и находится от Солнца в 155 раз дальше Земли.
Аудиозаписи на пластинках содержат: приветствия на десятках живых и мертвых языков; записи традиционной, классической и современной музыки разных народов мира, голосов людей, обычных земных звуков – шума океана, криков животных, детского плача, шума реактивного двигателя и т.п., и официальных обращений тогдашних президента США и генсека ООН. Кроме того, здесь же закодированы 116 изображений: фотография солнечного спектра, снимок Земли из космоса, схематические изображения атомов, анатомических и биологических картинок, рисунков, а также земных пейзажей и людей в разной обстановке.
На гравировках, которые нанесены на футляры, содержится дополнительная и поясняющая информация. Здесь также используется двоичный код (вертикальная черта – 1, горизонтальная – 0); например, слева вверху показан принцип воспроизведения пластинки, а код соответствует нужной скорости ее вращения, выраженной в базовых единицах – периоду перехода атома водорода между энергетическими уровнями. У правой кромки условной пластинки изображено считывающее устройство, которое отправлено вместе с пластинками. Ниже та же картинка приведена при виде не сверху, а сбоку.
Под этой схемой снова, как и в пластинках Pioneer, показано положение Солнца среди 14-ти соседних пульсаров, а также расстояние от него до центра галактики. Чуть правее опять изображена пара атомов нейтрального водорода (как и у Pioneer, противоположные спины атомов показаны разнонаправленными черточками). Наконец, блок схем в правой верхней части поясняет способ дешифровки изображений, закодированных в содержании пластинок. Показано, что если все проделано правильно, первая картинка будет круговым – это просто круг, на который можно ориентироваться при калибрации воспроизведения.
Послание: Cosmic Call
Тип: Радиосигнал. Даты отправки: 1999 и 2003 гг. Автор сообщений: Александр Зайцев (Россия).
Серия радиосообщений к относительно близким звездам солнечного типа и подходящего возраста: четырем – во время первого сеанса, и еще пяти – во время второго. Выбор конкретных целе й вели астрономы Института SETI. Для передачи использовались антенны радиотелескопа РТ-70, работающего в Евпатории. Проект финансировала техасская компания Team Encounter, которая обанкротилась в 2004 г., после чего новых попыток не предпринималось.
Авторы этого послания не слишком задумывались над универсальностью и точностью формулировок. В обоих случаях они передавали одно и то же длинное сообщение из 23 страниц. Каждая страница состояла из 16129 двоичных символов (а всего их набралось больше 1,7 млн). Как и у Arecibo, разложить такую последовательность можно только совершенно определенным способом, получив картинку-матрицу 127 х 127 «пикселей». Таким путем и отправлялся сигнал, страница за страницей.
Первые из них содержали почти энциклопедическое изложение известных нам базовых сведений: о числах и арифметике, астрономии и космологии, земной географии и биологии. К 21-й странице авторы добрались до описания антенны и передатчика, и, наконец, пригласили любого прочитавшего откликнуться. К этому и без того длинному набору добавили десятки тысяч приветственных обращений, которые были присланы добровольцами со всех концов Земли.
Новое послание: Beacon in the Galaxy
Тип: Радиосигнал. Даты отправки: будущее. Авторы сообщений: Джонатан Цзян (Jonathan Jiang) и коллеги (США, Китай, Великобритания).
«Маяком в галактике» (Beacon in the Galaxy, BITG) назвали свой новый METI-проект ученые, статья которых выложена в открытой онлайн-библиотеке препринтов. В ней астрономы также заново рассмотрели возможные цели в Млечном пути, подходящие для передачи такого радиосообщения, и выбрали новые современные инструменты для трансляции – прежде всего, сверхмощные радиотелескопы FAST (в Китае) и Allen Telescope Array (в Калифорнии). Наконец, они рассчитали даты, оптимальные для передачи и, конечно, составили сам текст.
Авторы нового сообщения снова опираются на двоичный код: «Инопланетному разуму могут быть неизвестны понятные нам математические концепции, – пишут ученые, – но двоичность должна быть универсальной. Это простейшая форма математики, которая требует лишь двух противоположных состояний: 0 и 1, "да" и "нет", черное и белое, масса или пустота». За основу своего сообщения астрономы взяли все то же радиопослание Arecibo из 1970-х, однако существенно его переработали, постаравшись вместить еще больше ценной информации о Земле и о землянах. Послание включает 13 страниц, каждая – на 204 тыс. байт и во многом напоминает евпаторийские «энциклопедические» сообщения аАлександра Зайцева.
Например, первая страница вводит двоичную систему исчисления, демонстрируя записи цифр и чисел. Здесь же приводится и ряд простых чисел, включая самое большое из известных на сегодня. На второй странице показаны записи базовых математических операций в виде уравнений, на третьей вводится экспоненциальное исчисление. Далее сообщение использует представленные на этих страницах форматы записи: на четвертой странице даются базовые сведения о физике частиц, на шестой описываются свойства водорода, самого распространенного элемента во Вселенной.
Седьмая страница посвящена структуре ДНК, на восьмой показаны люди, на девятой – Солнечная система (заметим, уже без Плутона среди планет). Далее идут схематическая карта земных континентов и ключевые сведения о геологии литосферы. На предпоследней странице показан условный телескоп на Земле и радиоволна сигнала, который отправляется от нее к далекой цели, где ее, возможно, кто-нибудь и услышит. На этот случай имеется и последняя страница, на которой описано точное положение Солнца в пределах галактики – как приглашение к обратной связи. Или даже к неожиданному визиту?..
Осторожное послесловие
Все эти попытки «достучаться до небес» заставляют вспомнить об одном из объяснений известному парадоксу Ферми – отсутствию следов деятельности внеземных цивилизаций (хотя, казалось бы, за миллиарды лет развития они должны были бы распространиться по всей галактике). Несмотря на все усилия по отправке посланий и поиску таких сообщений в космосе, никаких признаков присутствия «братьев по разуму» мы не находим. Возможно, они просто кое-что знают и таятся в ужасе перед неведомой нам угрозой.
Если встречи инопланетных цивилизаций заканчиваются тем же, чем заканчивались они на Земле (на примере стран Америки и Африки мы знаем, что более развитый соперник обычно уничтожает технологически отсталую), то лучше лишний раз не выдавать своего присутствия, затаившись в своих мирах. Сторонники этой идеи считают, что и нам стоило бы перестать искать контакта, а в идеале – и вовсе минимизировать все сигналы, случайно или намеренно уходящие с Земли в далекий космос. По крайней мере, до тех пор, пока мы не выясним, что это безопасно для нашего существования.