Грандиозные планы
Россия и Китай намерены построить общую научную станцию на Луне. Альянс может оказаться взаимовыгодным, но некоторые ключевые технологии и приборы придется создавать впервые. (Иллюстрация: «Expert»)
«Роскосмос» и Китайское космическое агентство в середине февраля подписали меморандум о намерении построить совместными усилиями международную научную станцию на Луне. За этим декларативным документом в ближайшее время должно последовать принятие соглашения с конкретными планами и сроками реализации. Но уже сейчас понятно, что технологическая логика в объединении усилий есть.
В контекстеКосмическая держава, переставшая быть мировым лидером? Пока социальные сети обсуждают, каким образом Илон Маск смог «обогнать» Россию, в NASA сообщили о переговорах с Роскосмосом по полетам на Crew Dragon. Впервые российский космонавт может полететь на МКС на американском корабле Crew Dragon следующим летом.
«Ни одна страна мира не может выполнить всю полноту исследований на Луне, поэтому имеет смысл координировать свою деятельность с партнерами. — считает директор Института космических исследований РАН Анатолий Петрукович. — Кооперация дает возможность обмениваться технологиями, приборами, информацией. Можно друг друга дополнять, вести совместные эксперименты и тестировать связь в новых условиях. Обе страны — и Россия как преемник СССР, и Китай — уже продемонстрировали, что действующая система “Земля — Луна” у них есть».
Действительно, СССР еще в 1959 году первым в мире посадил на поверхность Луны автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Луна-2». Но важны не только старые заделы.
Россия как раз в октябре 2021-го впервые с 1976 года должна вернуться на Луну, отправив на ее южный полюс автоматическую станцию «Луна-25».
Китай уже стал мощным игроком в космосе, участвуя наряду с США и Объединенными Арабскими Эмиратами в новой волне изучения Марса: межпланетная станция «Тяньвэнь-1» на прошлой неделе передала на Землю первые снимки с орбиты Красной планеты. Прилунился Китай впервые в 2013 году с аппаратом «Чанъе-3», после чего последовала серия успешных запусков.
Это будет уже третье соглашение в истории сотрудничества России и Китая по лунной программе. Предыдущие были приняты в 2018 году: первое касалось создания объединенного банка данных по лунным исследованиям, второе — координации проектов по запуску аппаратов к Луне — российского орбитального аппарата «Луна-26» и китайского «Чанъе-7». Планы строительства общей базы сделают наметившийся российско-китайский альянс на Луне еще крепче.
В этом проекте обе страны, имеющие разные научные и технологические заделы, могли бы оказаться в равных условиях и статусах.
Ни Россия, ни Китай, ни какое-либо другое государство станции на Луне еще не строили.
Новая космическая гонка
В контекстеА что ты скажешь на это, Илон Маск? Сам «лунный клоун» Рогозин и тот попытался отыграть свое заявление про батут: «Я их таким образом предупредил. Это сработало. Это была не шутка с нашей стороны, а реальная угроза. И ее услышали».
Амбициозные планы разворачиваются на фоне острой политической конкуренции: элементы космической гонки времен холодной войны возвращаются, но с расширенным пулом участников. Недавний марсианский этап гонки Россия пропустила, но к лунному должна оказаться готова.
Аналогичный российско-китайскому по целям и амбициям проект реализуется в рамках американской лунной программы «Артемида». Помимо США в него входят Австралия, Канада, Япония, Люксембург, Италия, Великобритания и ОАЭ. Присоединиться к нему в конце 2020 года Штаты приглашали и Россию.
Глава NASA Джеймс Брандестайн тогда публично выражал надежду, что «Россия внесет свой вклад в эту программу и как ценный партнер по Международной космической станции поделится соображениями об устройстве будущей обитаемой станции Gateway».
Ее планировали возвести на орбите Луны к 2024 году (аккурат к тому времени, когда подойдет срок окончания работы МКС), для нее корпорация Boeing строит сверхтяжелую ракету SLS (Space Launch System), а компании Lockheed Martin Corporation и Airbus Defence and Space — корабль Orion для межпланетных пилотируемых полетов. В рамках этого проекта, сообщает сайт NASA, на Луну должны высадиться мужчина и женщина, снаряженные самым прогрессивным оборудованием для изучения поверхности спутника.
В реальности миссия продвигается тяжело, сроки исполнения постоянно сдвигаются. На 2020 год были намечены испытания ключевых элементов SLS и Orion, но, как сообщило в ноябрьском отчете прошлого года NASA, из-за пандемии коронавируса их перенесли на конец 2021 года.
Кроме того, серьезно урезан бюджет на разработку пилотируемого посадочного модуля на 2021 год: вместо запрошенных 3,2 млрд долларов Сенат выделил лишь миллиард.
Скорее всего, Gateway не построят в намеченный срок, и новый президент США Джо Байден, в отличие от своего предшественника, не ставил перед NASA задачу форсировать лунную программу.
Приглашение к участию в строительстве Gateway глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин отклонил, объяснив это тем, что в предложенном виде проект «служит для решения задач исключительно американской стороны». Технологически американский проект выглядит значительно амбициознее, но с Китаем Россия, судя по всему, рассчитывает на равноправное сотрудничество.
Китайские СМИ, освещая лунный сюжет в российско-китайской дружбе, не без пафоса сообщают, что нынешний союз станет мощным ответом претензиям Америки на единоличное господство на Земле и на Луне. Своим преимуществом они считают достаточные финансовые ресурсы и новые технологии, а российским — богатый опыт работы на МКС и в целом в космосе, а также новые технологии.
Близкая к правительству КНР китайская газета Global Times напоминает, что Россия играет в космосе не только используя старый советский багаж (который, впрочем, настолько хорош, что «США, а также восходящей звезде — Китаю — до сих пор есть чему у нее поучиться»), но и имеет уникальные технологии — например, высокочувствительный нейтронный детектор, который точно определяет местоположение воды.
Восхищение китайцев также вызывают имеющиеся в активе России многочисленные космические рекорды. «…Они первыми полетели в космос, первыми вышли в открытый космос, справлялись с пожарами на МКС, утечками воздуха и другими опасностями; опыт и уроки, извлеченные из этих чрезвычайных ситуаций, при реализации проекта лунной научной станции будут действительно дороже золота», — пишет Global Times.
Особый интерес китайские партнеры испытывают к программам и базам подготовки космонавтов: благодаря им Китай планирует ускорить подготовку пилотируемых полетов к Луне и Марсу.
Но важно, чтобы, играя в космополитику, Россия сумела извлечь для себя технологические выгоды, а не только пышные восточные комплименты из лунного сотрудничества с Китаем.
Что за станция такая
В контекстеКорабль Crew Dragon с астронавтами NASA Бенкеном и Хёрли вылетел к МКС После девятилетнего перерыва США вернулись в пилотируемую космонавтику. Единственная отрасль, в которой сотрудничество Вашингтона и Москвы не было свернуто, стоит на пороге перемен.
В подписанном меморандуме речь идет не о базе для человеческого поселения, как планируется в американской программе, а о совокупности автоматических аппаратов, скоординировано работающих на орбите и поверхности Луны. По словам Анатолия Петруковича, проект находится на стадии научного, еще не технологического, осмысления.
Ученые склоняются к тому, что поначалу база будет представлять собой набор совершенно разных устройств, которые будут находиться в различных точках и скоординированно проводить исследования. При этом «разброс» приборов по орбите и поверхности может быть довольно обширным.
«Если мы хотим досконально изучить Луну, то должны отправлять аппараты не в одну зону, а расставлять их практически по всей поверхности, потому что интерес могут представлять разные кратеры: в одном, например, будет вода, а в другом — редкие металлы. Добытыми образцами можно обмениваться и исследовать их», — поясняет г-н Петрукович.
В подготовке к строительству базы будут участвовать более десяти научных институтов России и Китая. Более конкретной информации по этому вопросу пока нет.
Бюджет станции тоже неизвестен, так как нет договоренности, что конкретно будут создавать в рамках этого проекта. Понятно лишь, что запуск многофункционального аппарата на Луну обойдется в сотни миллионов долларов. Сроки тоже весьма туманны. Если исходить из того, что лунные программы и у России, и у Китая до 2025 года уже сформированы и в них нет планов строительства международной лунной исследовательской станции, конкретные действия по созданию нового объекта начнутся не ранее 2026 года.
Ожидается, что «Роскосмос» официально объявит об этом и, возможно, даже представит концепт лунной базы на одном из предстоящих международных мероприятий.
Не исключено, что это произойдет в июне 2021-го в Санкт-Петербурге, на организованной госкорпорацией конференции по исследованию космического пространства (Global Space Exploration Conference, GLEX-2021).
Какие нужны технологии
В контекстеКого не возьмут на Марс? Абсолютно поразительно, насколько этот тест оказался успешным. Он показал, что SpaceX продвинулась намного дальше, чем можно было представить себе даже в самых смелых мечтах.
Специальной ракеты для отправки аппаратов на Луну в рамках этого проекта создавать не потребуется. В качестве транспорта подойдут российские «Союз», «Протон», почти готовая к эксплуатации «Ангара» или отдельные модификации китайской ракеты серии «Чанчжэн»
Все они способны довезти до Луны аппарат массой до пары тонн («Луну-25» понесет ракета «Союз 2.1б»). Преодолеть расстояние 384,5 тыс. километров (на столько удален от Земли естественный спутник) — наименьшая из проблем. Сложнее посадить аппарат для исследований в заданную точку на Луне, гарантированно избежав при этом проблем при посадке на неровную поверхность.
В проекте «Луна-25» будет использована технология мягкой посадки на очень неровную поверхность южного полюса Луны, но механизмы корректировки места посадки, подобные тем, какие использовали американцы для высадки аппарата на Марс, как сообщают в «Роскосмосе», в этот раз использованы не будут.
К более продвинутым инструментам мягкой посадки планируется прийти ко времени реализации проекта «Луна-27».
«Имеющиеся на сегодня технологии позволяют совершить посадку на площадке порядка одного километра. С нашим неточным знанием, куда садимся, с нашим не совсем точным управлением придется осваиваться постепенно. Предполагаю, что в течение нескольких лет удастся посадить три-четыре аппарата на расстоянии нескольких километров друг от друга. О дальнейшем развитии событий можно говорить только гипотетически: еще не созданы технические средства, которые будут соединять эти аппараты в единую сеть, налаживать взаимодействие между приборами», — считает Анатолий Петрукович.
Помимо безопасной посадки необходима технология, позволяющая уберечь оборудование от ночных холодов. Ночь на Луне длится две недели, и температура в это время падает до минус 150 градусов. Классический источник энергии в космосе — солнечная батарея — без Солнца не работает. Маленький аппарат, не имеющий сложных приборов на борту, может, и выживет, а большой, с хорошей техникой, — замерзнет.
Ноу-хау для спасения аппаратуры при экстремальных холодах в космосе в России создано — это «ядерная батарейка» на плутонии. Насколько нам известно, Россия уже поделилась этой техникой с Китаем, но неясно, на каких условиях.
Необходимы также технологии извлечения проб лунного грунта с глубины несколько метров. Продемонстрированные в декабре 2020 года последние достижения науки и техники в этой области (китайский аппарат «Чанъэ-5» привез с Луны два килограмма грунта, а японский зонд Hayabusa доставил на Землю чуть более пяти граммов грунта, правда не с Луны, а с астероида Рюгу) вряд ли помогут.
Эти автоматы собирали лишь камешки с поверхности или совсем небольшой глубины. Сама поверхность земного спутника выжжена Солнцем и покрыта слоем раздробленного грунта, реголита, который представляет не столь большой интерес для науки, как материал, извлеченный из более глубоких слоев.
Бурить на глубину два метра умела советская автоматическая межпланетная станция «Луна-24» и, возможно, американские аппараты.
Придется заново учиться этому ремеслу. Кроме того, поясняет Анатолий Петрукович, если там лед, то надо пробурить так, чтобы он не «сублимировал в вакуум», что в условиях космоса непросто.
Техники для миссии такого масштаба тоже нет. Многое придется создавать специально — от особых колес луноходов до приборов, позволяющих анализировать пробы грунта на месте или отправлять их на Землю. Но самым простым необходимым на Луне оборудованием ученые считают фотокамеру и шутят, что для детальной съемки на космическом объекте сгодится и современный смартфон, только упакованный в скафандр.
Один китайский рекорд
В контекстеУспехи SpaceX и особый путь России по обочине прогресса Охранительно-изоляционистская логика развития России последних лет отбрасывает ее на периферию прогресса даже в тех сферах, где страна еще конкурентоспособна. Военные запросто могут не допустить запуски иностранных коммерческих спутников российскими ракетами...
Кто — Россия или Китай — имеет на сегодня больше ценных технологий для лунных исследований, вопрос спорный. В общей сложности советские аппараты серии «Луна» семь раз совершали мягкую посадку на Луну и пять раз успешно выводились на окололунную орбиту — им принадлежат практически все рекорды автоматов на спутнике Земли.
Китайские «Чанъэ» были на Луне три раза, и один раз — на орбите, впервые лунной поверхности достиг «Чанъэ-3» в 2013 году, спустя 47 лет после первого в истории освоения космоса мягкого прилунения советской АМС «Луна-9».
Но СССР, имея колоссальный научный и технологический задел в лунной программе, осуществлял свои миссии десятки лет назад, еще в докомпьютерную эпоху.
Повторять советские технологии «один в один» сейчас, конечно, нерационально. По сравнению с современными они будут менее точными и надежными. Тем не менее в лунных исследованиях именно СССР и США были первопроходцами, а другие космические державы, в том числе Китай, сейчас лишь пытаются повторить этот путь с учетом новых технических возможностей.
Правда, один мировой рекорд на Луне все же принадлежит Китаю. КНР владеет технологией стыковки на орбите Луны, которая была отработана при доставке лунного грунта на Землю в ходе миссии «Чанъэ-5». Эта стыковка стала первым в истории подобным событием с участием беспилотных аппаратов.
Ранее, в 1969 году, стыковку на орбите реализовали американцы в ходе пилотируемой миссии «Аполлон-11».
Она гораздо сложнее, чем прямой запуск от Луны к Земле взлетных модулей (именно по такой схеме работали советские автоматические межпланетные станции «Луна»). Посадочный модуль «Чанъэ-5» собрал пробы, загрузил их в капсулу взлетного модуля, а тот в свою очередь отправился на окололунную орбиту, где произвел стыковку с орбитальным модулем с помощью системы захвата, похожей на клешни.
Далее последовала передача капсулы с грунтом в возвращаемый модуль и отправка трофея на Землю. Эксперты полагают, что этот сценарий китайцы отрабатывали в качестве подготовки к пилотируемым полетам на Луну, которые в их планах, так же как и в планах России, намечены на период не ранее 2030 года.
На низком старте
До 2025 года Россия и Китай планируют несколько отдельных запусков на Луну, которые подготовят почву для работы над будущей совместной базой. Россия создаст за это время несколько космических аппаратов для проведения углубленных исследований Луны с окололунной орбиты и на ее поверхности, а также для доставки образцов лунного грунта на Землю.
После запуска в этом году «Луны-25» планируется запуск «Луны-26» в 2024 году, чья миссия, скорее всего, уже будет синхронизирована с полетом китайского аппарата «Чанъэ-7», а по их результатам состоится обмен полученной информацией. За ними в очереди на Луну аппарат «Луна-27» для бурения скважин и добычи водяного льда. Отдельные элементы для него, в частности криогенную буровую установку, изготавливает Европейское космическое агентство, запуск аппарата ожидается в 2025 году.
Следом полетит «Луна-28» для доставки герметично упакованных, не нарушенных образцов льда на Землю (дата ее старта пока неизвестна).
В лунной программе КНР на тот же период запланированы две миссии. После успешного полета в декабре 2020 года аппарата «Чанъэ-5» — как раз того, что привез на Землю лунный грунт, — к земному спутнику отправятся «Чанъэ-6» и «Чанъэ-7»: первый — с задачей добыть грунт на южном полюсе, второй — найти там же воду и другие ресурсы. Агентство «Синьхуа» сообщает, что создание лунной научной базы предусмотрено в долгосрочной лунной стратегии КНР, которая будет включать в себя миссию «Чанъэ-8».
В этой отдаленной перспективе Россия и Китай, вероятно, и объединят свои усилия.
Новая космическая эра
В контекстеПрощание с Роскосмосом Как только будут введены в эксплуатацию несколько новых ракет, в первую очередь – запущенной сегодня SpaceX Falcon Heavy, смысл возиться с Московией и ее стареющим флотом регулярно падающих ракет, пропадает и можно будет сворачивать работу на МКС.
Символично, что стартовать этот грандиозный проект должен вскоре после прекращения действия международных договоров о создании и поддержки деятельности МКС, на которой более двух десятков лет работают вместе Россия, США, Япония, Канада и входящие в Европейское космическое агентство Германия, Бельгия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Франция, Швейцария и Швеция.
МКС еще будет некоторое время работать, но она уже перестала быть ключевым проектом международного партнерства в космосе.
В конце 2020 года в новогоднем поздравлении экипажу МКС Дмитрий Рогозин отметил, что эксплуатация станции до 2024 года обеспечит отработку ряда перспективных технологий и космических систем, необходимых для реализации программ освоения Луны и дальнего космоса, а также сообщил о формировании единой программы лунных исследований в России.
Пойдет ли наша страна далее по «лунной дорожке» вместе с Китаем, насколько выгодным будет это партнерство, говорить пока рано. Большого опыта совместной работы в космосе с КНР у России нет, и подготовка к строительству общей базы на Луне станет проверкой того, насколько стороны вообще готовы паритетному партнерству в сложных проектах.
* * *
Наталья Быкова
«Expert»