Подробности

Опубликовано: 09.04.2015 15:48

Личное мнение.

Существует общераспространенное мнение о том, что пилотируемые полеты в космос являются очень дорогим удовольствием. При этом они не приносят научной пользы, но отбирают средства у разработчиков автоматических научно-исследовательских станций и телескопов. Я не собираюсь опровергать или поддерживать это мнение, а просто предлагаю проанализировать, как менялся бюджет американского космического агентства с момента запуска первого искусственного спутника Земли и как финансирование космонавтики коррелировало с пилотируемыми программами.

На изображении ниже приведен график изменений бюджета НАСА в миллиардах долларов, приведенных к цене доллара 2014 года. С первого взгляда на нем выделяются три периода роста. С начала 1961 до конца 1972 года НАСА потратило почти 300 млрд долларов. Рост и спад расходов с понятным сдвигом на один год совпадает с действием программы «Аполлон», которая позволила американцам высадиться на Луну. Черная линия на графике разделяет программу «Аполлон» на два этапа: слева от нее происходила разработка и испытания техники – сверхтяжелой ракеты «Сатурн V», корабля «Аполлон», лунного посадочного аппарата «Орел» и наземной инфраструктуры. С 1969 года начались регулярные полеты на Луну дважды в год (не считая 1970 года, когда во время полета экспедиции «Аполлон-13» возникла нештатная ситуация). После окончания разработки и испытаний, с тем же смещением на один год, в 1970 году бюджет НАСА уменьшился до $19 млрд в нынешних ценах, т. е. практически до современного уровня. Этих средств хватало на то, чтобы раз в полгода запускать миссию на Луну.

Следующий период, когда финансирование космонавтики быстро росло, тоже частично связан с пилотируемыми полетами. Финансирование увеличилось после катастрофы 1986 года, которую можно считать первой критической точкой в программе космических челноков. После нее расходы на межполетное обслуживание шаттлов значительно выросли. Были и другие причины. В последнем десятилетии XX века американская экономика хорошо развивалась, а правительство не испытывало недостатка в средствах, поэтому бюджетные запросы НАСА удовлетворялись без проблем. Наконец, в то же самое время увеличилось финансирование исследований Вселенной (обсерватория Хаббл) и Солнечной системы.

Во второй половине 1990-х расходы на космонавтику в США опять снизились, хотя пилотируемая программа только развивалась – в 1998 году началось строительство Международной космической станции. В это время завершилась работа над автоматическими миссиями, к которой НАСА вернулось в начале 1990-х. В 1996 году был запущен Mars Global Surveyor – первая полностью успешная миссия к Марсу за 20 лет, а к 1997 году завершилась разработка дорогой автоматической миссии «Кассини». Она изучает систему Сатурна до сих пор. Бюджет НАСА, однако, не рухнул до уровня ямы начала 1980-х. Это связано и с наличием МКС, и с продолжением работы над другими автоматическими миссиями.

Наконец, третий заметный период повышенного финансирования связан с программой возвращения на Луну «Созвездие». Работа над ней продолжалась с 2005 до 2010 года. В это время велась работа над новой сверхтяжелой ракетой «Арес», пилотируемым кораблем «Орион», прорабатывались концепции посадочных аппаратов «Альтаир» и другой техники. Однако увеличение расходов на космонавтику вряд ли можно назвать значительным и вообще сравнимым с теми пиками, которые возникали в 1960-х и конце 1980-х: война в Ираке затянулась, и Конгресс нещадно отбирал средства у научно-исследовательской программы, чтобы как-то финансировать «Созвездие». К 2010 году, после финансового кризиса, стало ясно, что нарастить финансирование НАСА до необходимого уровня правительство США не сможет. По финансовым, а также по политическим причинам программа «Созвездие» была закрыта. Вместе с ней космическое агентство лишилось тех средств, которые до этого были переведены из «научной» статьи расходов в «лунную». И даже в этом рекордно ужавшемся бюджете нашлись средства на разработку сверхтяжелой ракеты, новых космических кораблей и марсианской миссии MSL – несомненно, одной из самых амбициозных роботизированных миссий по изучению космоса в истории.

Сейчас экономика США вновь растет, а вместе с ней увеличивается и финансирование НАСА. В то же время, говорить о наличии твердой и долгосрочной тенденции роста пока преждевременно.

В конце я бы хотел сделать некоторые выводы.

1. Космонавтика дешевеет. Проекты, которые десятки лет назад требовали огромных средств, сейчас обходятся раз в 5-10 дешевле. Бюджет НАСА, урезанный до уровня 1987 года, позволяет финансировать разработку сверхтяжелой ракеты, трех космических кораблей, исследовательских станций для Марса и Юпитера, многомиллиардного телескопа им. Вебба.

2. Разработка техники обходится намного дороже эксплуатации. Это правило очевидно, когда разговор идет о роботизированных миссиях, но на самом деле точно так же верно и для пилотируемой космонавтики. Жаль, что большая часть амбициозных пилотируемых программ закрылась слишком рано.

3. Современные автоматические миссии обходятся не намного дешевле пилотируемой программы. Например, стоимость постройки космического телескопа Вебба чуть ли не превышает стоимость разработки сверхтяжелой ракеты SLS. Это можно объяснить тем, что простейшие дешевые исследовательские станции уже сделали свою работу. Чтобы узнавать что-то новое, разработчикам приходится увеличивать сложность миссий, а это приводит к быстрому росту их стоимости.

Подробности

Опубликовано: 09.04.2015 11:52

Американская компания Blue Origin, принадлежащая основателю интернет-магазина Amazon Джеффу Бизосу, сообщила об окончании испытаний кислородно-водородного двигателя BE-3. Разработка этого двигателя велась последние несколько лет. Его предполагается использовать для организации суборбитальных туристических полетов в капсуле New Shepard, названной в честь первого американского астронавта.

Двигатель BE-3 использует жидкий водород в качестве топлива и жидкий кислород как окислитель. Он имеет тягу около 50 тс (490 кН). Программа испытаний включала 450 тестов, суммарное время работы двигателя составило 500 минут.

Публике широко известен проект суборбитальных полетов на самолете SpaceShipTwo компании Virgin Galactic. Джефф Бизос предлагает принципиально другой подход. В его проекте суборбитальный корабль, созданный с использованием наработок, оставшихся от участия в программе разработки пилотируемых кораблей для НАСА, будет самостоятельно вертикально подниматься на высоту 100 км и вертикально садиться на Землю при помощи ракетных двигателей.

Представители Blue Origin заявляют, что летные испытания аппарата New Shepard должны начаться уже в этом году, однако не могут назвать срок перехода к его коммерческой эксплуатации. Программа испытаний будет включать десятки беспилотных полетов. «Мы ожидаем, что в ближайшие годы New Shepard будет летать регулярно». – сказал президент компании Роб Мейерсон. «До начала продажи билетов, возможно, остается несколько лет». – также отметил он.

Параллельно компания разрабатывает кислородно-метановый двигатель BE-4 по контракту с компанией United Launch Alliance. Согласно расписанию, испытания двигателя должны начаться в 2016 году и завершиться в 2017-м. ULA намерена использовать BE-4 в качестве маршевого двигателя первой ступени своей новой ракеты, которая придет на смену «Атласу V». Решение отказаться от одной из самых успешных американских ракет последних десятилетий имеет политические причины: американские законодатели выражают недовольство тем, что для запусков в интересах Минобороны и других государственных ведомств США безальтернативно используется ракета-носитель с российскими двигателями. В то же время, реальные действия и бизнеса, и Министерства обороны США расходятся с желаниями Конгресса. ULA готова продолжать эксплуатацию ракет с российскими двигателями, пока это выгодно с финансовой точки зрения, а военные неприкрыто намеренно тормозят сертификацию полностью американской ракеты Falcon 9 от SpaceX. Сертификат от этого ведомства необходим SpaceX для участия в тендерах на запуск военных спутников.

Подробности

Опубликовано: 09.04.2015 09:48

Астрономы впервые обнаружили в протопланетном диске вокруг молодой звезды сложные органические молекулы, которые являются составными элементами жизни. Открытие было сделано при помощи телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) Европейской Южной обсерватории. Оно подтверждает, что условия, существовавшие в молодой Солнечной системе, не являются уникальными во Вселенной.

Согласно данным наблюдений на телескопе ALMA, протопланетный диск, окружающий молодую звезду MWC 480, содержит значительное количество цианистого метила (CH3CN), сложного углеродного соединения. Этого вещества в диске вокруг MWC 480 хватило бы, чтобы заполнить все океаны на Земле. CH3CN, а также более простое соединение из того же семейства, синильная кислота (цианистый водород HCN), было обнаружено в холодных внешних областях новообразованного околозвездного диска, в зоне, аналогичной поясу Койпера в Солнечной системе. Это находящийся за орбитой Нептуна регион ледяных тел и комет.

Кометы сохранили свидетельства о том, каким был химический состав Солнечной системы в эпоху образования планет. Считается, что именно кометы и астероиды из внешних областей Солнечной системы принесли на новорожденную Землю воду и органические молекулы, дав тем самым начало развитию жизни.

«Исследования комет и астероидов показывают, что первоначальная туманность, породившая Солнце и планеты, была богата водой и сложными органическими соединениями», – говорит Карин Эберг из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже и ведущий автор новой работы. – «Теперь мы получили доказательство того, что те же химические соединения имеются во Вселенной в областях, где формируются планетные системы». Особенно интригующим фактом, по мнению Эберг, является то, что молекулы, обнаруженные в системе звезды MWC 480, найдены в кометах Солнечной системы в схожих концентрациях.

MWC 480 примерно вдвое превосходит по массе Солнце. Она расположена в 455 световых годах от нас в области звездообразования в Тельце. Окружающий ее диск находится на очень ранней стадии развития. Он сформировался из холодной и темной газо-пылевой туманности совсем недавно. Астрономам, наблюдающим этот объект на ALMA и на других телескопах, еще предстоит найти в нем признаки образования планет.

В последнее время у астрономов сложилось мнение, что в холодных и темных межзвездных облаках образуются сложные органические молекулы, в том числе цианиды. Важность этих соединений, в особенности цианистого метила, заключается в том, что в них существуют углеродно-азотные связи, имеющие важное значение для формирования аминокислот. До сих пор оставалось неясным, могут ли эти сложные органические молекулы образовываться и оставаться устойчивыми в условиях бурного энерговыделения в новорожденной планетной системе, где ударные волны и мощное излучение могут легко разрушить химические связи. Теперь астрономы подтвердили, что в этих условиях органические молекулы не только выживают, но и активно формируются. Концентрация молекул, найденная в протопланетном диске MWC 480, значительно превышает их концентрацию, характерную для межзвездных облаков.

Подробности

Опубликовано: 08.04.2015 10:46

Как известно уже много десятков лет, оба полюса Марса покрыты ледяными шапками, состоящими из водяного и сухого (т. е. замерзшего углекислого газа) льда. Когда соседнюю планету начали изучать искусственные спутники, ученые узнали и о крупных ледниках, существующих в умеренных широтах Марса. Они покрыты тонким слоем песка, отчего внешне мало отличаются от окружающей поверхности. Наконец, радарная съемка, проведенная исследовательским зондом MRO (Mars Reconnaissance Orbiter, Исследовательский спутник Марса), позволила установить, что эти залежи состоят из водяного, а не углекислого льда, а также оценить их мощность.

В новом исследовании ученые из Института Нильса Бора в Копенгагене объединили данные радарных наблюдений Марса с моделированием, чтобы определить объем воды, сохранившейся в умеренных и экваториальных широтах планеты.

Как показывает опыт изучения Земли, лед не статичен. Он обладает текучими свойствами, которые подчиняются особым законам. «Мы изучили данные радарной съемки, собранные на протяжении десяти лет наблюдений, чтобы понять, как ведут себя марсианские ледники». – объясняет д-р Нанна Бьёрнхольт Карлссон из Центра исследований климата и льда в Институте Нильса Бора. – «Ледник – это просто большой объем льда. Он течет, меняет свою форму, и то, как он это делает, дает информацию о самом леднике. Сравнив поведение марсианских ледников с земными, мы смогли построить их модель».

По словам Нанны Бьёрнхольт Карлссон, предыдущие исследования установили наличие тысяч ледниковоподобных формаций в обоих полушариях Марса. Они находятся в поясах, на широтах от 300 до 500, что примерно соответствует широте Москвы на Земле. Некоторые из них изучены в высоком разрешении, а для других есть лишь общерегиональные данные наблюдений. Изучив поведение марсианских ледников по детальным данным, исследователи смогли построить их модель и экстраполировать ее на остальные формации. В результате им удалось подсчитать общий объем водяного льда в этих поясах. По оценке датских ученых, в средних широтах Марса сохранилось около 150 млрд кубических метров водяного льда. Этого количества хватило бы, чтобы покрыть весь Марс ледником толщиной 1,1 м.

В прошлом, вероятно, вода из ледников наполняла марсианские реки и моря. Сейчас же плотность марсианской атмосферы настолько мала, что жидкая вода на поверхности планеты долгое время существовать не сможет, а лед в теплых регионах планеты должен сразу испаряться, минуя жидкую фазу. По всей видимости, тонкий слой пыли достаточно хорошо защищает наблюдаемые учеными ледники от этой печальной участи.

Подробности

Опубликовано: 07.04.2015 10:31

Автоматическая станция «Акацуки» (Akatsuki, рассвет) была запущена в космос в Японии в мае 2010 года. Это была вторая попытка Японии запустить исследовательский зонд в дальний космос. Первый аппарат был запущен еще в прошлом веке. ОН должен был прибыть к Марсу в 1999 году, однако из-за утечки топлива со своей задачей не справился. Спустя более чем десять лет, к более близкой Венере направился «Акацуки». Отказ маршевой двигательной установки зонда привел к тому, что он не смог выйти на орбиту этой планеты.

С конца 2010 года «Акацуки» находится на орбите вокруг Солнца и ожидает нового сближения с Венерой. Недавно официальные представители JAXA, аэрокосмического агентства Японии, сообщили, что попытка выйти на орбиту планеты будет предпринята 7 декабря текущего года.

Поскольку маршевый двигатель «Акацуки» не функционирует, для маневрирования предполагается использовать малые двигатели управления ориентацией. В случае успеха, аппарат выйдет на вытянутую эллиптическую орбиту с периодом обращения 9 суток. Для сравнения, штатная рабочая орбита «Акацуки» имела период обращения 30 часов.

Основной задачей японского зонда станет изучение атмосферы Венеры. В апоцентре, удаляясь от планеты на расстояние более десяти ее радиусов, «Акацуки» будет изучать общую структуру облачности, особенности условий в глубинных частях атмосферы и на поверхности. Во время близких полетов научные приборы зонда будут собирать данные о конвекции воздуха в атмосфере, об изменении и движении облаков. Ученые надеются, что собранная информация позволит пролить немного света на то, как такая похожая на первом этапе развития на Землю планета превратилась в раскаленный ад.

Подробности

Опубликовано: 06.04.2015 21:10

После того, как в 2010 году президент США Барак Обама свернул программу освоения Луны «Созвездие» (Constellation), официальной целью американской космической программы стала организация пилотируемого полета на Марс к середине 2030-х годов. Теперь из отпущенных на выполнение этой задачи 25 лет осталось 20, однако соседняя планета остается такой же недостижимой, как и раньше. Тем не менее, сокращение доступного времени заставляет НАСА и американское общество искать новые пути для осуществления полета на Марс.

Лаборатория реактивного движения (JPL) НАСА на прошлой неделе на закрытом семинаре, в котором приняли представители Планетарного общества и других неправительственных организаций, представила исследование, которое предлагает стратегию организации «низкобюджетного» полета на Марс. Отмечается, что облет планеты удастся осуществить в 2033 году, а высадку на ее поверхность – в 2039, причем значительно увеличивать бюджет НАСА для этого не понадобится. До этого, в 2025-2027 годах, потребуется провести симуляции полета к Марсу в окололунном пространстве. Условием реализации стратегии является отказ от эксплуатации МКС в 2024 году. Кроме того, стратегия не включает в себя миссию по захвату астероида и доставке его на лунную орбиту, однако и не предлагает от нее отказаться.

Отчет JPL пока не опубликован и будет представлен общественности через несколько месяцев. Пока лишь известно, что в новой стратегии предлагается задействовать уже находящуюся в разработке технику – сверхтяжелую ракету-носитель SLS и пилотируемый корабль Orion. На лунной орбите до конца 2020-х годов должны быть отработаны обитаемый модуль и электрореактивный буксир на солнечной энергии. Полет к Марсу в 2033 году по предложенной схеме займет один год. Корабль с астронавтами выйдет на орбиту планеты, после чего они совершат посадку на один из спутников Марса. К 2039 году появится возможность совершить полет с кратковременной высадкой на поверхность Марса.

В то же время, высшие должностные лица НАСА вовсе не уверены, что следующей целью космонавтики является именно четвертая планета. В последнее время они в осторожных выражениях начинают обсуждать условный «План постепенного достижения Марса», фактически означающий первоочередное освоение Луны. Уильям Герстенмайер, руководитель подразделения пилотируемых полетов НАСА, отметил, что сомневается в реализуемости президентского плана 900-дневного полета на Марс. По его мнению, более доступной миссию сделало бы использование топлива, добытого из ледяных месторождений на полюсе Луны. «Использование лунного топлива, будь оно доступно, позволило бы кардинально уменьшить массу, необходимую доставить в космос с Земли для организации марсианской экспедиции». – отмечает Герстенмайер.

Имеющий влияние в американских властных структурах (и, по всей видимости, связанный с республиканской партией) Национальный исследовательский совет год назад выражал удивление тем фактом, что НАСА недостаточно внимания уделяет Луне. Спутник Земли притягателен для нас по многим причинам. Он гораздо ближе и доступнее Марса. Сигнал с Земли до Луны идет несколько секунд, а в случае возникновения непредвиденных проблем космонавты смогут вернуться за несколько дней. Доступность Луны означает и то, что ее быстрее удастся включить в поддерживаемую НАСА коммерческую деятельность. Строительство лунной базы позволит отработать технологии жизнеобеспечения, добычи ресурсов и изучить биологические аспекты длительного проживания за пределами магнитосферы Земли. Лунный лед можно использовать для производства ракетного топлива. Наконец, у Луны есть и политические преимущества. Все крупные космические агентства мира кроме НАСА считают следующей целью космонавтики спутник Земли. Таким образом, при строительстве лунной базы НАСА могло бы объединить усилия вместе с ними. В заключение можно отметить, что лунные планы наверняка бы нашли поддержку в контролируемом республиканцами Конгрессе США. Именно президент-республиканец Джордж Буш-младший в свое время стал инициатором лунной программы «Созвездие», закрытой впоследствии президентом-демократом Бараком Обамой.

Весьма вероятно, что следующим президентом США вновь станет представитель республиканской партии. В этом случае разворот НАСА от «красной» цели к «серой» станет вполне возможен.