5.4. Первые на астероиде

5.4. Первые на астероиде

Давайте вернемся немного назад. Мы помним, что в 2009 году американский президент Барак Обама поручил комиссии Нормана Огастина изучить обоснованность программы «Созвездие» и изыскать возможности сокращения бюджета НАСА в условиях экономического кризиса. В ходе анализа члены комиссии пришли к выводу, что для реализации всех планов, заложенных в программе, необходимо, наоборот, увеличить финансирование НАСА, но и это не гарантирует, что ракеты «Арес» и корабль «Орион» будут построены в срок, а американский астронавт высадится на Луну до конца 2020-х годов. В качестве альтернативы комиссия предложила свою программу космической экспансии, названную «Гибкий путь» (“Flexible Path”), и этот вариант президент Обама фактически узаконил в качестве главной стратегической линии для НАСА, выступив с «апрельскими тезисами» во время своего посещения Космического центра имени Кеннеди (Флорида).

Комиссия Огастина исходила из концепции постепенного совершенствования межпланетных средств транспортировки через реализацию небольших, но ярких задач в ближнем и дальнем космосе. Когда будут построены универсальный корабль «Орион-MPCV» и сверхтяжелая ракета-носитель SLS к нему, НАСА предстоит организовать несколько важных для дальнейшего развития миссий.

В первую очередь состоится тренировочный полет вокруг Луны продолжительностью до двух недель. За ним последуют визиты в точки Лагранжа систем Земля-Луна (20 суток) и Земля-Солнце (от 30 до 90 суток). Что могут дать эти экспедиции? Точки Лагранжа (или «точки либрации») – это точки равновесия гравитационных сил между двумя космическими телами, находящимися на стабильных орбитах, причем их несколько: одна находится между телами, другие – с разных сторон от тел. В точках Лагранжа, называемых «гравитационными ловушками», не только удобно размещать космические обсерватории, но можно поискать обломки астероидов, реликтовую космическую пыль или даже гипотетические зонды инопланетян. Астрономы уже проводили наблюдения этих районов и обнаружили трехсотметровый «троянский» астероид 2010 TK7 в L4 («треугольная» точка Лагранжа) на расстоянии 25 млн км от Земли. Согласно другим наблюдениям, в L5 (противоположная «треугольная» точка Лагранжа) находится большое скопление межпланетной пыли (так называемые «облака Кордылевского»).

В период полетов до точек Лагранжа и обратно может состояться рейс к одному из модулей программы «Аполлон» или разгонному блоку запущенного в 1960-е годы межпланетного аппарата, которые до сих пор летят по орбите рядом с Землей (например, объект J002E3 оказался разгонным блоком «Аполлона-12»).

Перспективная сверхтяжелая ракета-носитель SLS

Взятие проб конструкционных материалов с них поможет узнать, какое долговременное влияние на земные творения оказывает космическая среда. На следующем этапе целями космических рейсов станут астероиды, сближающиеся с Землей.

Их принято разделять на три группы: «амуры» пересекают орбиту Марса, но не всегда орбиту Земли (астероид Эрос, который мы обсуждали выше, относится к «амурам»); «аполлоны» являются околоземными астероидами, орбиты которых пересекаются с земной с периодом больше одного года; «атоны» пересекают нашу орбиту с периодом менее одного года, то есть «ходят» вокруг Солнца внутри орбиты Земли (астероид Апофис, которым запугивают обывателей, как раз принадлежит к «атонам»). В настоящий момент открыты и каталогизированы 3729 «амуров», 6923 «аполлонов», 937 «атонов» – есть где развернуться!

Впрочем, комиссия Огастина предложила на первом этапе ограничиться визитами к астероидам из группы «аполлонов»: 2007 UN₁₂ (миссия займет 190 суток) и 2001 GP₂ (300 суток). Будут совершены высадки астронавтов на поверхность, установлено долгоживущее научное оборудование, изучен химический состав грунта и собраны его образцы. Первый исторический полет к астероиду может состояться в 2025 году. Затем, возможно, наступит и очередь Апофиса, поскольку в 2029 году тот пройдет на минимальном расстоянии от Земли – 37 500 км. В дальнейшем планируется отправить к одному из небольших астероидов (не более 7–8 метров в поперечнике и не тяжелее 500 т) беспилотный аппарат, который сможет «заарканить» его и отбуксировать на селеноцентрическую орбиту для дальнейшего изучения и использования.

Среди других планов «Гибкого пути»: облет на пилотируемом корабле Марса и Венеры без высадки на поверхность (440490 суток), высадка на спутники Марса (780 суток). Экспедиции на Луну тоже рассматриваются как необходимые, но не первоочередные. Комиссия Огастина указывает, что предложенная программа обеспечивает наиболее быстрое возвращение США в космос, наибольшую частоту оригинальных запусков, а также позволяет «гибко» совместить пилотируемые миссии с беспилотными. Так например, облетая Марс, астронавты могут сбросить с корабля автоматические сборщики грунта, а потом, уже в космосе, подобрать заполненные капсулы и доставить их на Землю.

Подготовка к пилотируемой экспедиции на астероид потихоньку началась. Для этого агентство НАСА использовало подводный дом «Аквариус» (“Aquarius” с англ. «Водолей»), расположенный на глубине 18 м у берегов Флориды. В ходе проведенных там экспериментов NEEMO-15 (октябрь 2011 года) и NEEMO-16 (июнь 2012 года) отрабатывались процедуры высадки и закрепления на астероиде. Самым сложное – это перемещение по астероиду, ведь один сильный толчок может вывести астронавта на орбиту. Поэтому на космической скале необходимо создать систему фиксации: например, предлагается перед высадкой запустить специальную ракету с катушкой, которая размотала бы позади себя канат или ленту, опоясав весь астероид. Астронавты могли бы подсоединиться к этому канату при помощи карабинов и коротких тросов.

В качестве корабля, который отправится к астероиду в указанные сроки, рассматривается новый модуль МКС «Транк-вилити» (“Tranquility” с англ. «Спокойствие», Node 3). Модуль привлекает проектантов тем, что оборудован шестью стыковочными узлами (два с торцов и четыре по бокам). Один из них занят обзорным модулем «Купол» («Купол»), но остальные, после отсоединения от МКС, могут использоваться для сборки корабля. Например, к паре боковых узлов можно было бы присоединить два легких аппарата для исследования космоса SEV (Space Exploration Vehicle), по внешнему виду напоминающих миниатюрные бескрылые «шаттлы». После прибытия всего комплекса к астероиду SEV должны будут отстыковаться и подойти к космической скале вплотную. Причем предложено соединить два SEV длинным манипулятором: в таком варианте один аппарат обеспечивал бы «плавание» связки вблизи астероида за счет своих двигателей, а второй подошел бы к самой поверхности небесного тела без включения реактивных струй, которые способны потревожить грунт.

Высадка американских астронавтов на астероид

Обсуждаются и варианты использования астероидов в качестве межпланетных кораблей. Действительно, группа «амуров» достаточно удобна для полетов к Марсу, однако больше всего привлекает возможность использовать глыбу астероида в качестве естественной защиты от солнечного излучения, особенно в период убийственных вспышек. Составлен список из сорока астероидов, которые подходят в качестве межпланетной «лошадки», однако тут нужны более глубокие исследования.

Интересно, как комиссия Огастина обосновывает целесообразность изменения приоритетов космической экспансии в пользу малых тел Солнечной системы. Называются три главные цели. Первая цель – научное познание: астероиды могут дать нам бесценную информацию о том, как формировалась Солнечная система. Вторая – предотвращение угрозы из космоса: рано или поздно какой-нибудь из астероидов опасно приблизится к Земле и мы должны быть готовы к тому, чтобы увести его в сторону. Третья – инвентаризация ресурсов: астероиды содержат в себе различные полезные ископаемые; даже обычный водный лед в космосе – это настоящее сокровище (источник для искусственной биосферы и водородно-кислородного топлива), которое впоследствии будет использовано при создании межпланетной инфраструктуры.

Я добавил бы еще четвертую цель (она подразумевается) – «спортивный» интерес, ведь государство, граждане которого высадятся на астероиды, на веки вечные зафиксирует свой приоритет в этой области. В истории уже остались Юрий Гагарин и Нейл Армстронг – войдет в историю и человек, который первым ступит на поверхность космической скалы.

Впрочем, даже комиссия Огастина не смогла отказаться от «марсианской» утопии, называя пилотируемую экспедицию на красную планету глобальной целью американской космической экспансии. Будем считать, что это уступка общественному мнению, которое пока не в силах избавиться от стереотипов, рожденных мифологией ХХ века. Но будем помнить, что общественное мнение имеет свойство меняться с течением времени.