И.П. Сидоров
Планшеты космических карт...
Вечно у нас в России стоит не то, что нужно...
В.С. Черномырдин
        В прошлом веке, в условиях холодной войны, космические исследования имели политический окрас – научные результаты, конечно, имели значение, но конкурирующие стороны интересовал, так сказать, «индикаторный» аспект как внешнее проявление военной составляющей. Ну и, конечно, большое значение имели вопросы престижа, в жертву которым обе стороны из-за спешки принесли человеческие жертвы. Именно эта вторая компонента до сих пор доминирует в планах теперь уже нескольких космических держав: кто первым куда-либо сядет, вывезет туриста или снимет фильм. Научная ценность этих достижений весьма сомнительна, особенно, если к престижу добавляются финансовые соображения. Ради быстрой прибыли только появившиеся ростки новых достижений начинают «подтягивать», отчего они часто обрываются, увы, порой с человеческими жизнями.
        В разгар космической гонки, в 1966 году, расходы американского агентства NASA составили рекордные $5,9 млрд (по нынешнему курсу – почти $48 млрд), 4,41% федерального бюджета. Несметные вливания позволили Штатам первыми высадить человека на Луну, а после этого по настоянию конгресса и сената программа «Аполлон» была свернута. Данных о стоимости советской лунной программы нет, но показательно, что и её сразу же отменили, едва стало ясно, что политическая цель не достигнута.
        Экономически оправданным выглядит лишь освоение околоземного космоса. Каковы перспективы освоения, в том числе и финансовые, ближнего космоса вполне понятно. А что насчёт других небесных тел? Первой попыткой вдохновить предпринимателей на рывок в дальний космос стал проект Google Lunar X PRIZE, в его рамках стартапу, который сможет успешно добраться до Луны, был обещан приз в $30 млн. В феврале 2019-го Израилю удалось частично реализовать задумку: ракетой Falcon 9 был запущен небольшой аппарат Beresheet, созданный частной компанией SpaceIL. Увы, 11 апреля зонд разбился, и проект реализован не был.
        МКС можно считать символом интернационализма, который показывает, что даже могущественным государствам в космосе непросто поодиночке. Все крупные и успешные проекты разработаны в международной кооперации. Телескоп «Хаббл», хоть и является преимущественно американским проектом, частично был профинансирован Европейским космическим агентством (Штаты вложили в него $6 млрд, Европа – около 600 млн евро). Знаменитые американские марсоходы Opportunity, Curiosity и другие, хотя и являются проектами NASA, имеют на борту в том числе российское оборудование. Например, нейтронный детектор DAN на Curiosity, обнаруживший наличие влаги в почве, разработан ИКИ РАН для поиска водного льда и водосодержащих минералов.
        Фактически за дальнейшие шаги человечества в космосе отвечают национальные агентства, а вопрос государственного престижа не снят с повестки дня. «Космический клуб» расширяется за счёт новых участников, которые стремятся заявить о себе: Китай первым успешно посадил аппарат на обратную сторону Луны в прошлом году, Япония добывает образцы с астероида Рюгу, Индия запускает искусственные спутники на окололунную орбиту и сажает аппарат на Южном полюсе Луны. Россия, стремясь опередить Индию, разбивает свой лунник. США на этом фоне стремятся подтвердить своё лидерство, запуская «Артемиду»…
        Оценивая перспективы отрасли, можно выделить три кластера задач космической эволюции: гносеология, экономика, престиж. Таков их рейтинг по значимости для будущего человечества. К сожалению, реальный рейтинг прямо протвоположен: престижные задачи захватили все места на пьедестале, где-то в лучшем случае на четвёртом месте экономика и только на правах «остатков с барского стола» стоят задачи гносеологии. Поскольку кластер престижа, кроме надувания щёк, ничего принести не может, его обосновывают квазинаучными целями. Это и добыча гелия и воды на Луне, и будущие поселения на Марсе и спутниках Юпитера... Расходы на лунные и марсианские изыскания и отдача от них не идут ни в какое сравнение с отдачей от дешёвых, но очень результативных зондов. Таким образом на пути космической экспансии попрежнему две проблемы: престиж и финансы.
        Первую из них обсуждать бессмысленно: эти задачи настолько политизированы, что никакие доводы, даже стоимость, не принимаются во внимание. Решением второй человечество занимается со времён Гагарина, пытаясь сократить транспортные затраты. Сейчас здесь героем является Илон Маск, реализовавший в компании SpaceX концепцию повторно используемых разгонных блоков, позволившую заметно сократить стоимость запуска. Рекордсменом по количеству полётов стала ступень ракеты Falcon 9, которая использовалась пять раз, прежде чем утонула, не попав на посадочную платформу компании. А для вывода тяжёлых грузов дальше земной орбиты SpaceX разрабатывает Falcon Heavy – ракету, которая уже трижды была успешно запущена, и все три раза удалось сохранить боковые разгонные блоки. Стоимость доставки каждого килограмма полезной нагрузки на низкую опорную орбиту ракетами SpaceX составляет $1700 – 2700. Для сравнения: российский Протон-М доставляет на эту же орбиту 1 кг за  $2900, а проектируемые ракеты SLS (США) и Ariane-6 (ЕКА) потребуют за доставку 1 кг ориентировочно более $3800 – 4500.
        Между тем всё громче заявляет о себе другая технология, делающая космос более доступным: кубсаты, то есть компактные спутники кубической формы. Фактически это первый масштабный проект по стандартизации орбитальных технологий. Базовый вариант кубсата 1U представляет собой куб со сторонами 10 на 10 на 11 см и весом до 1,33 кг, а его производственный цикл укладывается в два года. Носитель типа SpaceX или Протон-М за один запуск могут вывести на орбиту несколько сотен кубсатов. Так, максимальная грузоподъёмность Протона-М составляет 22,4 т (на низкую опорную орбиту). В сочетании с блоком Бриз-М ракета может выводить полезную нагрузку весом более 6 т на геопереходную орбиту и до 3,7 т – на геостационарную. Это означает удешевление вывода спутников в ближний космос в сотню раз. Такое направление представляется очень перспективным. Разумеется, дальнейшее удешевление ракет-носителей можно только приветствовать, как путь решения финансовых проблем ближнего космоса...
        Основой финансируемого по остаточному принципу гносеологического кластера составляют орбитальные обсерватории. Знаменитый телескоп «Хаббл», расположенный на орбите Земли примерно на 150 км выше МКС, стоил более $2,5 млрд. За 30 лет работы телескоп передал тысячи высококачественных снимков как объектов Солнечной системы (в том числе поверхность Юпитера в момент столкновения с кометой), так и отдалённых уголков Вселенной. А также массивы научных данных: об источниках гамма-излучения, отдельных звёздах, чёрных дырах и экзопланетах. Проект считается успешным, поэтому в 1996 году была запланирована следующая, ещё более масштабная миссия – телескоп Джеймса Уэбба. При изначальном бюджете в $500 млн сегодня стоимость «Уэбба» разрослась до $9,7 млрд. Причём это куда более рискованные вложения: если «Хаббл» на орбите Земли был доступен для пилотируемых ремонтных экспедиций (их было 4), то «Уэбб» должен будет справляться с трудностями самостоятельно.
        Его место назначения удалено от Земли примерно на 1,5 млн км. Стоящие перед ним задачи, – обнаружение света первых звёзд после большого взрыва и поиск холодных экзопланет. В ту же точку в 2019 году был выведен российский телескоп «Спектр-РГ». На данный момент это единственный отечественный научный аппарат в космосе. Он был разработан совместно с Германией и США, и помимо отечественного телескопа ART-XC (разработка ИКИ РАН) на нём находятся немецкий eROSITA, американский Chandra и ещё два аппарата из Европы. Стоимость проекта сравнительно небольшая – $600 млн. В декабре «Спектр-РГ» начал работу по наблюдению звёздного неба. В течение примерно четырёх лет он должен сделать восемь полных обзоров в рентгеновском спектре, которые будут объединены в наиболее подробную карту Вселенной.
        Периодически в СМИ звучит вопрос: есть ли смысл выводить дорогие, сравнительно ненадёжные и сложные в эксплуатации устройства так далеко, если существуют мощные наземные радиотелескопы? Тем более что самые громкие научные достижения последних лет были получены именно наземными обсерваториями. Например, в 2015 году наземными детекторами LIGO и VIRGO впервые были обнаружены гравитационные волны – искажения гравитационного поля, предсказанные Эйнштейном за сто лет до этого, в 1916 году. А 5 апреля 2020 года удалось обнаружить новый вид гравитационных волн, которые исходят от двойной звёздной системы из белых карликов. Астрономы смогут изучить структуру подобных систем, что раньше представлялось невозможным.
        Кроме того, в 2019 году впервые было получено изображение чёрной дыры. Если для обнаружения гравитационных волн хватило двух сверхчувствительных антенн, то в этом случае потребовалась слаженная работа по крайней мере семи крупных наземных обсерваторий, объединённых в сеть Event Horizon Telescope («Телескоп горизонта событий», EHT). Данные с каждой обсерватории, собираемые на протяжении нескольких лет, были объединены специальным алгоритмом, чтобы получить один снимок. Пришлось преодолеть немало сложностей: удалённость объекта, отсутствие излучаемого света (фиксировался только отражённый свет). Но результат оправдал усилия: облик чёрной дыры подтвердил правоту теоретических вычислений, моделировавших подобные объекты.
        Стоимость одного из ключевых компонентов EHT – чилийской обсерватории ALMA – не слишком отличается от орбитальных аналогов: $1,5 млрд. А учитывая необходимость слаженной работы нескольких обсерваторий, стоимость подобных проектов существенно превосходит отдельные космические миссии. При этом у последних есть явные преимущества: отсутствие атмосферы, которая неизбежно приводит к искажениям снимков, и возможность полного панорамного обзора звёздного неба. На Земле по этой причине обсерватории строятся в горах, где искажения атмосферы минимальны. Хотя и там вскоре могут возникнуть проблемы: как утверждают астрономы, планируемый запуск на околоземную орбиту десятков тысяч спутников всемирного интернета (проект SpaceX Starlink) существенно помешает наблюдениям за звездами. Правда, инициатор проекта Илон Маск отвергает претензии.
        В заключение приведём список космических аппаратов, которые использовались для исследования планет, комет, астероидов, Солнца и космического пространства в пределах Солнечной системы, с выходом за пределы околоземной орбиты. В списке приведены все межпланетные аппараты (включая пилотируемые), запущенные в период с 1958 года, а также приведены планируемые миссии, уже утверждённые национальными космическими агентствами. Данные представлены в хронологическом порядке, отдельно выделены удачные, неудачные, текущие и планируемые запуски. Первой успешно запущенной автоматической межпланетной станцией была «Луна-1», пролетевшая вблизи Луны. Шесть полётов по программе «Аполлон» на данный момент остаются единственными за всю историю человечества, в ходе которых люди высаживались на другом астрономическом объекте. Программа «Аполлон» и высадка на Луну часто упоминаются в ряду величайших достижений в истории человечества.
Успешные миссии
    Пионер-5 – 11.03.1960 г. Исследование солнечных частиц и космического пространства. Завершена 30.04.1960г.
    Пионер-6 – 16.12.1965 г. Исследования солнечного ветра и космического пространства. Связь до 2000 года.
    Пионер-7 – 17.08.1966 г. Исследования солнечного ветра и космического пространства. Связь до 1990-х годов; возможно, аппарат до сих пор работоспособен.
    Пионер-8 – 13.12.1967 г. Исследования солнечного ветра и космического пространства. Связь до 1990-х годов; возможно, аппарат до сих пор работоспособен.
    Пионер-9 – 08.11.1968 г. Исследования солнечного ветра и космического пространства. Связь до 1983 года.
    Helios-A – 10.01.1974 г. Приблизился к Солнцу на 0,311 а. е. Миссия завершена 18.02.1985 года.
    Helios-В – 15.01.1976 г. Приблизился к Солнцу на 0,291 а. е. Миссия завершена 23.12.1979 года.
    ISEE-3/ICE – 12.08.1978 г. Изучение взаимодействия магнитосферы Земли и солнечного ветра в точке либрации L1. Позднее был переименован в ICE, переведён на гелиоцентрическую орбиту и использован для изучения кометы Галлея. После пролёта кометы использовался для исследований Солнца. Миссия завершена в 1997 году.
    Улисс – 06.10.1990 г. Первый аппарат для изучения Солнца со стороны полюсов. Также совершил пролёт Юпитера. Миссия завершена в 2008 году.
    Genesis – 08.08.2001 г. Доставка на Землю частиц солнечного ветра. Посадка спускаемого аппарата состоялась 08.09.2004 года и прошла нештатно (не раскрылся парашют), однако образцы удалось извлечь и изучить.
    STEREO-B – 26.10.2006 г. Один из аппаратов для стереоскопических снимков Солнца. Завершена в 2016 году.
Неудавшиеся миссии
    Пионер-Е – 27 августа 1969 года. Исследования солнечного ветра и космического пространства. Авария ракеты-носителя.
    CubeSat for Solar Particles[en] – 16.11.2022 г. Микроспутник для изучения солнечного ветра. Выведен на гелиоцентрическую орбиту попутно в ходе миссии Артемида-1. Потеряна связь вскоре после запуска.
Текущие миссии
    WIND – 01.11.1994 г. Аппарат для исследования солнечного ветра. Находится в точке Лагранжа L1.
    SOHO – 02.121995 г. Находится в точке Лагранжа L1.
    ACE – 25.08.1997 г. Исследование солнечного ветра, межпланетной и межзвёздной среды в точке Лагранжа L1.
    STEREO-A – 26.10.2006 га. Один из двух аппаратов для получения стереоскопических изображений Солнца.
    Хаябуса-2 – 03.12.2014 г. Вышел на орбиту астероида Рюгу в июле 2018 года, произвёл несколько заборов грунта, в ноябре 2019 года сошёл с орбиты и направился к Земле, в декабре 2020 года пробы грунта доставлены на Землю.
    DSCOVR – 11.02.2015 г. Находится в точке Лагранжа L1.
    OSIRIS-REx – 08.09.2016 г. Забор грунта астероида Бенну произведен в октябре 2020 года, возврат 09.2023 г.
    Паркер – 12.08.2018 г. Станция для изучения внешней короны Солнца, планируется приближение к Солнцу на рекордно близкое расстояние – 6,2 млн км.
    Solar Orbiter – 10.01.2020 г. Приближение к Солнцу на 0,284 а. е., изучение полярных областей.
    Lucy – 16.10.2021 г. Исследование пяти троянских астероидов Юпитера и одного астероида главного пояса.
    LICIACube[en] – 24.11.2021 г. Микроспутник, запущенный вместе с АМС DART для съёмки столкновения.
    EQUULEUS[en] – 16.11.2022 г. Картирование плазмосферы Земли. Выведен на гелиоцентрическую орбиту попутно в ходе миссии Артемида-1.
    Адитья-L1 – 02.09.2023 г. Комплексная солнечная лаборатория, будет располагаться в точке Лагранжа L1.
Планируемые миссии
    Psyche – 10.10.2023 г. Исследование астероида Психея с орбиты.
    Hera[en] – 2024 год. Исследование астероида Дидим.
    DESTINY+[en] – 2024 год. Исследование астероида Фаэтон
    Тяньвэнь-2 – 2025 год. Исследование и возврат грунта квазиспутника Земли Камоалева (ранее 2016 HO3), после этого перелёт к комете 311P/PANSTARRS
    M-Argo – 2024 – 2025 годы. Кубсат для исследования небольшого (~100 м в диаметре) околоземного астероида.
    Janus – дата пуска не определена. Два малых аппарата для исследования двойных околоземных астероидов, предварительные цели: 1991 VH и 1996 FG3.
В оглавление