Трудное восхождение: Космические итоги 2023 года

Возвращение с орбиты

В 2022 году размеренную работу на Международной космической станции нарушило крайне неприятное происшествие. 15 декабря космонавты Сергей Прокопьев и Дмитрий Петелин должны были выйти за борт, чтобы перенести радиатор (радиационный теплообменник) с модуля «Рассвет» на модуль «Наука». Но когда космонавты готовились переключить свои скафандры «Орлан» на внутреннее питание в модуле «Поиск», возникла нештатная ситуация с пристыкованным к станции пилотируемым кораблем «Союз МС-22» («К. Э. Циолковский»). Специалисты довольно быстро выяснили, что обшивка его приборно-агрегатного отсека повреждена, а внешний контур системы охлаждения потерял герметичность. Видеокамеры зафиксировали, как из «Союза МС-22» бьют фонтаны теплоносителя.

Выход в открытый космос, конечно, отменили. С новостью о происшествии выступил опытный космонавт Сергей Крикалёв — исполнительный директор «Роскосмоса» по пилотируемым космическим программам. Он предположил, что повреждение и разгерметизация вызваны столкновением с шальным микрометеороидом. Это поначалу вызвало у членов экспертного сообщества недоумение: случаи, когда столкновение с космическим мусором приносит серьёзные разрушения, — большая редкость. И всё же они периодически происходят: в декабре 2019 года метеороид на полгода вывел из строя российский гидрометеорологический спутник «Метеор-М»; в мае 2022 года из-за похожего столкновения деформировался сегмент главного зеркала «Джеймса Уэбба». 

Через месяц пристыкованному кораблю «К. Э. Циолковский» предстоит пострадать от пылинки космического мусора / NASA

Почти сразу после аварии в системе охлаждения появились слухи, что температура внутри «Союза МС-22» поднялась выше 50 °С и неконтролируемо растёт, так что вскоре космонавты просто не смогут зайти внутрь, а оборудование «перегорит». Угроза заключалась в том, что корабль не только доставляет экипажи, но и служит эвакуационным транспортом на случай серьёзных происшествий, при которых нужно покинуть МКС. Надо было быстро принять решение: либо экипаж немедленно занимает места в корабле, отстыковывается и совершает экстренное приземление, либо остаётся на МКС и наблюдает за ситуацией, чтобы техническими средствами попытаться обратить её в свою пользу.

Пресс-служба «Роскосмоса» опровергла слухи, заявив, что температура внутри «Союза МС-22» остаётся в пределах нормы (а это 30 °С) и срочно эвакуироваться не нужно. Чтобы температура не повысилась, космонавты отключили часть систем корабля и протянули внутрь вентиляционный воздуховод, через который холодный воздух нагнетался из бортовой системы кондиционирования МКС.

Руководство NASA почти сразу предложило помочь эвакуировать экипаж «Союза МС-22» на корабле Crew Dragon, если «Роскосмос» не решит проблему. Глава российского космического агентства Юрий Борисов поблагодарил коллег за то, что они помогли нормализовать обстановку на МКС после аварии, но отклонил их предложение и подтвердил, что наши специалисты справятся своими силами. 11 января он выступил с ожидаемым заявлением: систему охлаждения повредил ударом случайный метеороид размером до 1 мм на относительной скорости 7 км/с. Обсудив ситуацию, Совет главных конструкторов рекомендовал вернуть «Союз МС-22» на Землю без экипажа и как можно скорее подготовить «Союз МС-23» для беспилотного полёта, чтобы тот заменил аварийный корабль в составе МКС.

Работа на станции вернулась в свою колею, но вскоре произошёл новый инцидент. В начале февраля космонавты стали готовить к отстыковке грузовой корабль «Прогресс МС-21», который прилетел сюда ещё в октябре 2022 года. Они перенесли в него отходы, старые вещи, сломанные инструменты и удаляемое оборудование, чтобы потом затопить их в Тихом океане. Однако 11 февраля началась утечка из системы терморегулирования корабля, причём авария была такой же, как у «Союза МС-22». На этот раз Крикалёв выступил с мнением, что потребуется «анализ материалов и технологий, используемых при сборке космических кораблей». Казалось невероятным, что метеороиды не просто врезаются в любые попавшиеся на пути предметы, а «выбирают» одни и те же чувствительные агрегаты российских космических кораблей.

Экспертное сообщество тут же выдвинуло версию незлонамеренного вмешательства. Дело в том, что в каждый корабль, отправляющийся на орбиту, вносят улучшения по опыту предыдущих полётов и с учётом новых возможностей производства. Что, если очередное рационализаторское предложение по модификации систем охлаждения — ошибка? Чтобы исключить аварии в дальнейшем, нужно было поднять документацию и проверить обоснованность принятых решений.

На стекле «Купола» МКС кусочек облупившейся краски размером в несколько тысячных миллиметра оставил след диаметром в семь миллиметров / ESA / NASA

Космонавты уже успели закрыть «Прогресс», и времени, чтобы его детально обследовать, не оставалось: на замену ему должен был прилететь «Союз МС-23». Поэтому грузовик бегло осмотрели камерами, установленными на манипуляторе американского сегмента МКС, отстыковали от станции, ещё раз засняли с разных ракурсов и 19 февраля затопили в океане. На снимках хорошо видны отверстия диаметром до 12 мм на поверхности «Прогресса», в том числе на радиаторе приборно-агрегатного отсека и панелях солнечных батарей. Конечно, их никак нельзя было объяснить производственным дефектом, поэтому специалисты снова пришли к выводу, что «повреждение вызвано внешним воздействием».

Трудно объяснить, почему редчайшие столкновения с космическим мусором произошли поочерёдно за два месяца. Однако можно и вспомнить, что как раз в ночь на 15 декабря наша планета проходила сквозь метеорный поток Геминиды. Астрономы «обещали» наблюдателям до 150 падающих звёзд в час. Известно, что этот поток состоит из тел разной величины, которые быстро сгорают в атмосфере, и облака пыли, образовавшегося при дроблении крупных метеороидов. Возможно, какие-то частицы задержались на околоземной орбите и сталкивались с МКС, но эту бомбардировку заметили, только когда они повредили уязвимые части «Союза» и «Прогресса». Следовательно, опасность микроударов недооценивали, и теперь необходимо подумать, как лучше защитить важные системы кораблей, ведь плотность космического мусора будет только расти.

Очередное драматическое приключение завершилось для космонавтов благополучно. 26 февраля «Союз МС-23» в беспилотном режиме пристыковался к МКС. 28 марта спускаемый аппарат «Союза МС-22» вернулся на Землю, доставив результаты научных экспериментов и заменяемое оборудование станции. 15 сентября на орбиту отправился корабль «Союз МС-24» с новым экипажем.

27 сентября космонавты Сергей Прокопьев, Дмитрий Петелин и астронавт NASA Франциско Рубио успешно приземлились в спускаемом аппарате «Союза МС-23». Из-за аварии они оставались в космосе намного дольше, чем обычно: 370 суток 21 час 22 минуты. Пока это самый длительный полёт по программе МКС.

Лунные разочарования

Впрочем, куда большие переживания вызвала новая лунная гонка. В декабре 2022 года частная японская компания ispace с помощью американской ракеты Falcon 9 отправила к Луне относительно небольшой аппарат Hakuto-R. Он должен был совершить посадку внутри ударного кратера Атлас в северо-восточной части видимой стороны Луны, а заодно доставить туда ровер «Рашид», построенный учёными ОАЭ, панорамные камеры канадской Canadensys Aerospace и японского робота-трансформера SORA-Q.

25 апреля аппарат начал спускаться со стокилометровой селеноцентрической орбиты, и это заняло час. Однако после посадки связь с Hakuto-R установить не удалось. Анализ телеметрии показал, что на финальном этапе снижения уровень топлива оказался у нижней отметки, после чего скорость резко увеличилась.

Японские специалисты с большим сожалением признали, что у аппарата просто-напросто заглохли двигатели и он разбился. 26 апреля американский лунный разведчик LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) заснял место падения Hakuto-R, подтвердив его гибель. Крушение не стало поводом отказаться от лунных амбиций: компания готовит новый аппарат и ровер для запуска в 2024 году.

У японского аппарата Hakuto-R при посадке на Луну банально кончилось топливо / Artvill [CC BY-SA 4.0]

Примерно в то же время, 11 августа, на космодроме Восточный в Амурской области стартовала станция «Луна-25». Российские учёные два десятилетия трудились над этим проектом, и общество возлагало на него большие надежды. В постсоветский период ни одна из отечественных межпланетных станций не выполнила свои задачи: «Марс-96» и «Фобос-Грунт» бесславно погибли, не успев выйти на отлётную траекторию. Поэтому запуска «Луны-25» ждали с особым ажиотажем: она могла вернуть нашей стране утраченное место в ряду держав — исследовательниц дальнего космоса. Специалисты не знали, как всё пройдёт, и предлагали перенести миссию ещё на год. Но, вероятно, свою роль сыграл азарт: у российской станции был реальный шанс опередить индийскую на пути к южному полюсу Луны, куда ещё никто не садился, поэтому руководство «Роскосмоса» согласовало запуск.

Сперва миссия выглядела образцовой. «Луна-25» вышла на отлётную траекторию, проверила работу комплекта научных приборов и добралась до селеноцентрической орбиты. 21 августа она должна была совершить посадку к северу от кратера Богуславский и заняться изучением окружающей местности и реголита в поисках льда. 19 августа двигатель станции выдал импульс коррекции, чтобы перевести аппарат на предпосадочную эллиптическую орбиту, после чего связь с «Луной-25» прервалась. Наземные операторы пытались восстановить контакт, но у них ничего не получилось.

Гибель станции подтвердил тот же LRO: в конце августа он заснял место, куда она, вероятно, упала. Тщательное расследование показало: крушение произошло из-за того, что бортовой комплекс управления функционировал нештатно. Блок акселерометров в приборе измерения угловых скоростей не включился из-за путаницы между командами с различными приоритетами исполнения. В результате двигатель «Луны-25» проработал 127 секунд вместо запланированных 84, и она вышла на нерасчётную траекторию.

Однако этот урок очень важен для отечественной космонавтики. Он показал, что весь путь к Луне нам придётся пройти заново, отказавшись от «шапкозакидательской» политики, которая опирается на советские достижения. Мы должны научиться решать простые задачи и только потом переходить к более сложным. Сначала освоить работу на селеноцентрической орбите, а затем планировать мягкую посадку, работу на поверхности, развёртывание научной базы.

В свою очередь, индийцы сделали из прежней неудачи правильные выводы. 23 августа посадочный аппарат «Викрам» станции «Чандраян-3» сошёл с низкой селеноцентрической орбиты и успешно сел на поверхность между южнополярными кратерами Манцини С и Симпелий Н. Вскоре последовали отчёты группы управления: все приборы «Викрама» были включены, а планетоход «Прагъян», доставленный аппаратом, спустился по аппарели на грунт и начал своё путешествие.

Индийское космическое агентство усвоило урок из крушения «Чандраян-2», и следующая лунная миссия обернулась грандиозным успехом / Indian Space Research Organization [GODL-India]

Кроме того, «Викрам» провёл эксперимент по «подскоку»: наземные операторы активировали его двигатель, аппарат поднялся на 40 см и сел примерно в 40 см от первоначального места прилунения. Такой опыт в будущем поможет проектировать более совершенные станции, которые смогут менять положение на Луне. Следов водного льда индийские аппараты, увы, не нашли.

К сожалению, исследовательская деятельность «Чандраян-3» была рассчитана только на 14 суток. С наступлением длинной лунной ночи станция перестала получать свет и тепло от Солнца, так что аккумуляторы быстро разрядились. Конечно, инженеры предприняли меры, чтобы увеличить шансы на выживание планетохода и посадочного аппарата, а после восхода попытались восстановить с ними связь — но безуспешно. В октябре миссия официально завершилась.

Премьер-министр Нарендра Моди, поздравляя команду создателей станции с блестящим успехом, объявил, что 23 августа — день, когда «Викрам» сел на Луну, — отныне станет Национальным днём космоса в Индии.

Ровер «Прагъян» на рампе посадочной платформы «Викрам». Эти двое ребят разбились при посадке в 2019 году, так что покорять Луну отправились их копии / Indian Space Research Organization [GODL-India]

Среди астероидов

В 2023 году продолжались исследования астероидов. Самым крупным достижением стало то, что американский аппарат OSIRIS-REx получил пробы грунта с астероида Бенну (101955 Bennu). NASA выбрало проект по результатам конкурса в рамках программы «Новые рубежи». По этой программе в малоизученные места Солнечной системы отправляют недорогие автоматические станции, чтобы получить новые данные, которые помогут развивать космические науки и планировать дальнейшую экспансию. Среди таких проектов была, например, знаменитая миссия к Плутону под названием «Новые горизонты».

Целью аппарата OSIRIS-REx определили небольшой астероид Бенну, обнаруженный 11 сентября 1999 года. Это типичный объект из группы «аполлонов» — малых небесных тел, которые двигаются близко к орбите Земли, периодически пересекая её с внешней стороны. Они считаются потенциально опасными: предполагают, что Бенну критически сблизится с Землёй в XXII веке. Их изучение позволит не только сделать вклад в космологию, но и выработать рекомендации для проектов планетарной защиты. У Бенну есть ещё одна важная особенность. Он относится к редкому типу углеродистых астероидов, а сторонники теории панспермии считают их возможным источником жизни на Земле. Вероятно, в нём есть и вода — это подтверждают регулярные выбросы вещества, образующие небольшой хвост наподобие кометного.

Аппарат OSIRIS-REx отправился в космос 8 сентября 2016 года, добрался до Бенну в декабре 2018 года, а после этого на протяжении 505 дней с близкого расстояния подробно картографировал поверхность астероида. Предварительные спектроскопические исследования выявили, что на ней есть гидратированные минералы в виде глины. Анализируя снимки, учёные определили четыре места для забора проб: «Соловей», «Зимородок», «Скопа» и «Кулик» — и в итоге остановились на участке «Соловей» возле северного полюса Бенну.

Сейчас аппарат OSIRIS-REx движется к астероиду Апофис. Новая миссия получила название OSIRIS-APEX / NASA

В ночь на 21 октября 2020 года по команде с Земли аппарат медленно сблизился с астероидом, коснулся его поверхности, по сути совершив мягкую посадку, и собрал камни и пыль, чтобы поместить их в возвращаемую капсулу.

В апреле 2021 года OSIRIS-REx покинул окрестности астероида и начал двухлетнее путешествие к Земле. 24 сентября 2023-го он сбросил капсулу с образцами и отправился в дальнейшее путешествие — к астероиду Апофис (99942 Apophis), который тоже считается потенциально опасным, — его аппарат изучит в 2029 году.

Капсула же благополучно приземлилась на военном полигоне в штате Юта, откуда её перевезли в Космический центр Джонсона в Хьюстоне: именно там хранятся внеземные материалы, включая реголит и камни, доставленные астронавтами с Луны. Учёные рассчитывали получить 60 граммов астероидного грунта, а обнаружили целых 400. Треть образцов изучают прямо сейчас, а оставшуюся часть запечатали в герметичном контейнере с расчётом на то, что в будущем появится оборудование для более тонкого анализа. По существующему порядку некоторые образцы могут предоставить любым группам исследователей, если они правильно оформят заявку.

До того японские специалисты смогли получить пробы с астероидов Итокава и Рюгу, так что американцев нельзя назвать в этом деле первопроходцами. Но подобные миссии всё ещё уникальны, и каждый образец, добытый с их помощью, бесценен. Фактически мы наблюдаем самый ранний этап инвентаризации ресурсов, которыми располагают малые тела Солнечной системы. При разработке стратегии внеземной экспансии он будет решающим, ведь от знания того, что нас ждёт в дальнем космосе, зависит приоритетность задач.

Аппарат Lucy, изучающий астероид Динкинеш… / NASA / Ben Smegelsky

В той же парадигме реализуется миссия американского аппарата Lucy, стартовавшая 16 октября 2021 года. Он должен добраться до «троянских облаков» астероидов, находящихся поблизости от Юпитера. Аппарат был назван в честь самки гоминида Люси, которая считается «прародительницей» разумных видов человека и получила имя благодаря песне Lucy in the Sky with Diamonds группы Beatles.

На их поверхности остались следы самых ранних событий в истории формирования Солнечной системы. Сегодня в науке конкурируют несколько теорий о том, как появились планеты и жизнь на Земле, и дополнительная информация позволит прояснить хотя бы некоторые фундаментальные вопросы. Кроме того, ряд учёных верит, что наш мир в доисторические времена посещали пришельцы и в «троянском облаке» могут сохраниться артефакты инопланетной цивилизации.

…и Люси, его антропологический прототип / 120 [CC BY-SA 3.0]

Более ранние астрономические наблюдения астероида Динкинеш никак не указывали на его двойственность / NASA / Goddard / SwRI / Johns Hopkins APL / NOAO

13 октября стартовал самый современный аппарат для изучения малых небесных тел — Psyche. Эту миссию NASA одобрило в 2015 году. Аппарат должен выйти на орбиту рядом с Психеей — крупнейшим астероидом главного пояса (её средний диаметр 220 км). Астероид интересен тем, что состоит из железа и никеля, а спектральный анализ его поверхности показал, что на ней есть вода. Учёные полагают, что Психея — фрагмент металлического ядра протопланеты (планетезималь), которая могла бы сформироваться на орбите между Марсом и Юпитером. Аппарат достигнет своей цели в 2029 году, а затем два года будет составлять карты поверхности и анализировать её химический состав.

Миссия Psyche уникальна ещё и по другой причине: скоро мы увидим мир с необычными природными условиями, не имеющий аналогов среди тех, что нам уже встречались.

Аппарат Psyche будет изучать объект, который мог бы стать девятой планетой Солнечной системы / NASA / JPL-Caltech / Arizona State Univ. / Space Systems Loral / Peter Rubin

* * *

Уходящий год стал для энтузиастов космонавтики поучительным. Технические проблемы и аварии ещё раз напомнили всем, что космос — по-прежнему опасное место, которое не прощает ошибок. Успехи межпланетных исследований в этом контексте приобретают особую значимость — как доказательство того, что все работают не зря и внеземные «сокровищницы», несмотря на трудности, когда-нибудь откроются человечеству.