Обитаемость инопланетных миров — это один из фундаментальных вопросов, на который пока нет ответа. Обнаружено свыше 5000 экзопланет, о которых наука знает исчезающе мало. Например, до сих пор не было надёжного доказательства существования атмосфер у скалистых миров, похожих на Землю. Если экзопланеты газовые гиганты без стеснения показывали свою раздутую атмосферу, то со скалистыми мирами всё было очень и очень неоднозначно.

Художественное представление экзопланеты 55 Cancri e. Источник изображениq: NASA

Возможности космической обсерватории им. Джеймса Уэбба открыли доступ к сбору данных по атмосферам экзопланет. Это довольно узкий канал для получения бесценной информации, но он есть и учёные им активно пользуются. Если экзопланета достаточно горяча или проходит по лику своей звезды, «Уэбб» фиксирует спектры излучения и поглощения в области наблюдений и помогает сделать вывод о наличии атмосферной оболочки и её приблизительном составе.

В 2004 году на удалении 41 световой год от Земли в двойной системе 55 Рака у солнцеподобной звезды 55 Рака A учёные обнаружили горячую суперземлю 55 Cancri e (55 Рака e). Экзопланета была примерно в два раза больше Земли и немного плотнее её. С тех пор 55 Рака e была под пристальным наблюдением множества научных коллективов, но обнаружить наличие атмосферы у экзопланеты не удавалось никакими способами.

Следует сказать, что планета 55 Рака e слишком горяча для возникновения там жизни. Она вращается у своей звезды примерно на четверть расстояния от Солнца до Меркурия. Её поверхность, судя по всему — это бурлящий океан магмы. Для учёных это возможность заглянуть в прошлое Земли, Венеры или Марса, когда планеты из нашей системы тоже были раскалёнными шариками. Это возможность понять процессы образования атмосфер на скалистых планетах и их взаимодействия с планетарным веществом.

Наблюдения за экзопланетой 55 Рака e позволили обнаружить признаки плотной и тонкой атмосферной оболочки. По словам исследователей — это лучшее доказательство наличия атмосфер у скалистых экзопланет за всю историю наблюдений подобных объектов. Данные получены благодаря высокой чувствительности «Уэбба» в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне.

Крошечные колебания света в диапазоне от 4 до 12 мкм позволили обнаружить поглощения спектральных линий, сигнализирующие о наличии в атмосфере 55 Рака e монооксида и диоксида углерода, которые, очевидно, выделяются и поддерживаются (что наиболее важно в данном исследовании) глобальным магматическим океаном. Иначе говоря, скалистый мир самостоятельно создаёт и поддерживает атмосферную оболочку. Первичную атмосферу давно ободрало бы излучение близкой звезды.

Также «Уэбб» определил, что дневная сторона экзопланеты холоднее, чем предсказывает моделирование. Измерения показали, что температура поверхности на дневной стороне составляет 1540 °C. Если бы на планете не было атмосферы, она разогревалась бы до 2000 °C или около того. К охлаждению может привести либо перемещение лавовых потоков, либо атмосферных масс с дневной на ночную сторону (планета, суда по всему, находится в приливном захвате и всё время обращена к своей звезде одной стороной). Лаву можно исключить — явно не та динамика. Тем самым получено ещё одно косвенное доказательство наличия атмосферы у 55 Рака e.

«В конечном счете, мы хотим понять, какие условия позволяют скалистой планете поддерживать богатую газом атмосферу: ключевой компонент пригодной для жизни планеты», — говорят исследователи.

Космический аппарат NASA TESS дважды переходил в безопасный режим в начале апреля. Причина первого сбоя остается пока загадкой, вторая неполадка, предположительно, связана с тем, что вскоре после выхода из безопасного режима после первого сбоя система ориентации TESS не смогла успешно восстановить работу.

Источник изображения: TESS/NASA

Аппарат NASA TESS ищет планеты за пределами Солнечной системы, анализируя изменения яркости звезд при прохождениях перед ними планет.

3 мая TESS вышел из безопасного режима, который был активирован 23 апреля. Причиной перехода в этот режим (прекращение работы) стал нарастающий импульс в маховиках, отвечающих за ориентацию аппарата. Это произошло всего через 5 дней после шестой годовщины запуска аппарата 18 апреля 2018 года.

Это уже второе отключение TESS за последний месяц. 8 апреля произошло отключение систем, после чего 17 апреля работа была восстановлена. Однако уже 23 апреля последовал повторный переход в безопасный режим. Как сообщается на сайте NASA, его причиной стала неудачная попытка восстановления давления в системе, отвечающей за передачу импульса от маховиков, после первого инцидента.

Команда TESS из Массачусетского технологического института сбросила давление в этой системе, что позволило полностью возобновить работу аппарата. Тем не менее, первопричина перехода в безопасный режим, произошедший 8 апреля, до сих пор остается невыясненной и расследуется специалистами.

Несмотря на последние технические проблемы, TESS продолжает активно работать. Основная миссия спутника была выполнена в июле 2020 года, а первая расширенная миссия завершена в сентябре 2022-го, сейчас TESS работает в рамках второго продления миссии. Одним из последних достижений стало обнаружение первой «планеты-изгоя» — экзопланеты, блуждающей в межзвездном пространстве вне орбиты какой-либо звезды.

Недавно NASA призвало научное сообщество выдвинуть приоритетные задачи для TESS на предстоящие третий и четвертый расширенные периоды миссии, так как несмотря на текущие неполадки, аппарат продолжает активную работу по поиску и исследованию новых экзопланет. Его возможности далеко не исчерпаны, и предстоит еще немало удивительных открытий, которые расширят наши знания о мирах за пределами Солнечной системы.

Проблема с кислородным клапаном на ускорителе «Кентавр» ракеты-носителя Atlas V сама собой не рассосалась, и разработчик принял решение его заменить. Для этого ракету сегодня увезут со стартовой площадки в ангар. Тем самым тестовый запуск пилотируемого корабля Boeing Starliner с экипажем будет отложен, как минимум, до 17 мая.

Источник изображения: NASA

В процессе подготовки к запуску ракеты и корабля 7 мая (по московскому времени) клапан подачи жидкого кислорода в топливной системе ускорителя второй ступени — Centaur — неожиданно начал вибрировать. В такой ситуации ракету запускать не рискнули. В процессе слива топлива с ускорителя клапан снова начал вибрировать. Анализ показал, что клапан больше не считается надёжным и его необходимо заменить.

Если бы клапан повторно не проявил неисправности, запуск корабля Starliner с экипажем мог бы состояться уже в нынешнюю пятницу. Необходимость замены привела к возврату ракеты в сборочный цех и к достаточно длительным работам. Повторная попытка запуска должна состояться не раньше 17 мая. Экипаж, состоящий из командира Бутча Уилмора (Butch Wilmore) и пилота Суни Уильямс (Suni Williams), отправился продолжать карантин. Для Starliner отмена не стала чем-то вопиющим. Проект опаздывает с реализацией на годы и история с вибрирующим клапаном — это не самое плохое, что с ним случилось за время разработки и испытаний.

Запуск космического корабля Boeing Starliner, который должен был состояться этим утром, перенесён на пятницу, 10 мая — он назначен на 21:00 по времени Восточного побережья (11 мая в 4:00 мск).

Источник изображения: boeing.com

Boeing Starliner должен был стартовать с 10-дневной пилотируемой испытательной миссией CFT (Crew Flight Test), в рамках которой космический корабль, как ожидается, доставит на МКС двух астронавтов и вернёт их обратно. Но его запуск отменили примерно за два часа до установленного времени из-за того, что на верхней ступени его ракеты-носителя ULA Atlas V была обнаружена неисправность предохранительного клапана подачи кислорода.

Первоначально NASA, ULA и Boeing выразили оптимизм по поводу вероятного скорого решения проблемы — предполагалось даже, что она будет решена за сутки. Но позже было официально объявлено, что миссия CFT стартует не раньше 10 мая. «Задержка поможет командам завершить анализ данных о клапане регулировки давления в баке с жидким кислородом верхней ступени ракеты Atlas V Centaur и определить, необходимо ли заменять клапан», — говорится в заявлении агентства. Назначена и резервная дата — 11 мая.

Говорить о том, будут ли Starliner и Atlas V готовы к полёту 10 или 11 мая, ещё рано. Это зависит от того, решит ли ULA заменить клапан, для чего потребуется откатить ракету со стартовой площадки в сборочный цех и вернуть её обратно. Эта процедура занимает несколько дней, и если действительно потребуется замена клапана, «маловероятно, что мы будем готовы предпринять ещё одну попытку до воскресенья», заявил гендиректор ULA Тори Бруно (Tory Bruno).

В 2014 году NASA заключило многомиллиардные контракты с Boeing и SpaceX на отправку астронавтов на МКС и их возвращение. SpaceX делает это ещё с 2020 года, используя свою капсулу Dragon и ракету Falcon 9. За компанией Илона Маска (Elon Musk) числятся уже семь пилотируемых миссий для NASA, и готовится восьмая. У Boeing же было множество задержек в разработке Starliner, а пилотируемых миссий пока не было ни одной.

Сегодня утром американское аэрокосмическое агентство NASA должно было впервые запустить на орбиту космический аппарат Boeing Starliner с двумя астронавтами на борту, которые испытали бы его поведение в различных режимах и через неделю пребывания в состыкованном с МКС состоянии вернули бы на Землю. Пуск пришлось отложить из-за неисправности предохранительного клапана в системе подачи кислорода.

Источник изображения: NASA

Неисправность данного клапана удалось диагностировать перед стартом на второй ступени ракеты-носителя ULA Atlas V. После принятого решения об отмене запуска астронавты Бутч Уилмор (Butch Wilmore) и Суни Уильямс (Suni Williams) покинули борт космического корабля Boeing Starliner на стартовой площадке во Флориде, чтобы вернуться в расположение на мысе Канаверал. Как скоро может состояться повторная попытка запуска, не уточняется, но решение должно быть принято в течение ближайших суток.

История проекта Boeing Starliner богата на задержки, первый беспилотный полёт в 2019 году завершился неудачей, состыковаться в беспилотном режиме с МКС этому аппарату удалось только в 2022 году, а первый полёт с астронавтами на борту он должен был совершить ещё в мае прошлого года, но данную миссию задержали на год. Boeing построила Starliner в рамках контракта с NASA на сумму $4,2 млрд, чтобы у американского аэрокосмического агентства появилась альтернатива услугам SpaceX по доставке астронавтов к МКС. Конкурирующая компания Илона Маска (Elon Musk) монополизировала эту сферу с 2020 года, но NASA в этой сфере хочется иметь второго подрядчика.

Космический корабль Boeing Starliner близок к тому, чтобы отправиться в первый полёт с астронавтами на борту. Его вместе с ракетой Atlas V компании United Launch Alliance (ULA) уже выкатили на стартовую площадку космодрома на мысе Канаверал во Флориде. Временное окно для проведения пуска откроется 6 мая в 22:34 по местному времени (7 мая, 05:34 мск).

Источник изображений: Miguel J. Rodriguez Carrillo / AFP / Getty Images

В рамках миссии Crew Flight Test (CFT) в полёт на корабле Starliner отправятся два ветерана-астронавта Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США. Командовать миссией будет Бутч Уилмор (Butch Wilmore), а пилотировать корабль — Суни Уильямс (Suni Williams). В настоящее время оба астронавта находятся на предполётном карантине в Космическом центре Кеннеди, расположенном недалеко от космодрома.

Для корабля Starliner нынешний полёт станет первым с экипажем на борту. Кроме того, впервые с 11 октября 1968 года, когда была реализована миссия «Аполлон-7», в пилотируемый космический полёт отправится корабль с мыса Канаверал. Отметим также, что с 15 мая 1963 года, когда была реализована миссия «Меркурий-Атлас-9», ни один человек не летал в космос на ракетах Atlas. Предстоящий полёт является тестовым и предполагает, что астронавты несколько раз переведут корабль в ручной режим управления и проведут проверку аварийных систем.

Если миссия CFT будет признана успешной, то корабль Starliner в дальнейшем будет использоваться для доставки астронавтов на Международную космическую станцию. Первая пилотируемая миссия к МКС в рамках заключенного ранее контракта с NASA может состояться позднее в этом году. Boeing и SpaceX достигли договорённостей с NASA по доставке астронавтов на МКС ещё в 2014 году. С тех пор SpaceX выполнила 12 пилотируемых миссий, тогда как для Starliner первый полёт к МКС с экипажем на борту ещё впереди. В перспективе NASA планирует поочерёдно проводить пилотируемые полёты к МКС с помощью кораблей Boeing и SpaceX.

Проблемы с теплозащитным экраном корабля Orion («Орион») ставят под угрозу сроки реализации следующей миссии NASA по исследованию Луны в рамках программы Artemis («Артемида»).

Источник изображения: NASA

Программа NASA по освоению Луны столкнулась с серьезными проблемами на пути к следующему пилотируемому полету. Миссия «Артемида-2», запланированная на 2025 год, должна вернуть астронавтов на лунную орбиту, однако тестовый полет беспилотного корабля «Орион » в рамках миссии «Артемида-1» выявил ряд технических дефектов, которые угрожают безопасности будущих экипажей.

Управление генерального инспектора NASA опубликовало 1 мая отчет, детально описывающий эти проблемы. Самые серьезные из них касаются системы теплозащиты корабля «Орион». Более 100 областей теплоизоляционного материала продемонстрировали чрезмерный износ при входе в атмосферу — куски обгоревшего материала отваливались от космического корабля, а некоторые даже на время приклеились к иллюминаторам, что может в дальнейшем помешать обзору пилотов.

Помимо этого, инспекторы выявили проблемы с крепежными болтами и распределением электропитания на корабле. Все эти дефекты способны поставить под угрозу успех и безопасность полета с астронавтами на борту.

При этом в отчете подчеркивается, что у NASA остается слишком мало времени на доработки и тестирование новых систем, так как запуск уже запланирован менее чем на 2 года вперед, а любые задержки графика сводят на нет шансы уложиться в заданные сроки.

Судя по всему, программа NASA по исследованию Луны, похоже, серьезно буксует из-за технических недоработок, которые были выявлены после первого тестового полета. Космическому агентству предстоит колоссальная работа, чтобы гарантировать безопасность астронавтов на следующем этапе миссии «Артемида», иначе сроки возвращения человека на поверхность Луны могут в очередной раз сдвинуться на годы вперед.

NASA определило 9 американских компаний, которые проведут 12 концептуальных исследований возможности развернуть коммерческие услуги при осуществлении научных миссий на Марс. Они получат от $200 тыс. до $300 тыс. за подготовку подробных отчётов и возможности запуска таких услуг как доставка полезной нагрузки на Марс и её последующее размещение, организация систем ретрансляции связи, а также съёмка изображений поверхности Марса — всё это поможет в поддержании перспективных миссий на Красную планету. Компании были выбраны из тех, кто ответил на запрос от 29 января.

Источник изображений: nasa.gov

В рамках программы исследования Марса NASA запросило предложения, которые помогут сформировать новую парадигму миссий и способствовать достижению научных целей. Многие из выбранных предложений направлены на адаптацию существующих проектов, в настоящее время ориентированных на Луну и Землю, к особенностям Марса. Среди них значатся «космические буксиры» для доставки других космических кораблей на Марс, корабли для размещения научных приборов и камер, а также телекоммуникационные ретрансляторы. Новые концепции призваны поддержать стратегию партнёрства между властями, представителями промышленности, а также зарубежными компаниями, чтобы обеспечить организацию частых и недорогих миссий на Марс в ближайшие 20 лет. Исследования в рамках программы Mars Exploration Commercial Services поделены на четыре категории.

Победители в классе услуг доставки и размещения небольшой полезной нагрузки:

• Lockheed Martin — займётся адаптацией космического аппарата для исследований Луны;
• Impulse Space — адаптирует околоземный транспортный корабль;
• Firefly Aerospace — адаптирует лунный исследовательский космический аппарат.

Категория услуг по доставке и размещению полезной нагрузки в больших объёмах:

• United Launch Services (ULA) — задача по модификации околоземного криогенного верхнего блока ракеты;
• Blue Origin — адаптирует комический корабль, предназначенный для работы около Земли и Луны;
• Astrobotic Technology — модифицирует лунный исследовательский космический корабль.

Направление по съёмке марсианской поверхности:

• Albedo Space Corporation — адаптирует низкоорбитальный спутник для получения изображений;
• Redwire Space — модифицирует низкоорбитальный коммерческий аппарат , предназначенный для съёмки;
• Astrobotic Technology — модифицирует лунный исследовательский аппарат, включив поддержку съёмки.

Ретрансляторы нового поколения:

• SpaceX — адаптирует околоземные спутники связи к особенностям марсианской орбиты;
• Lockheed Martin — модифицирует марсианский орбитальный аппарат для ретрансляции;
• Blue Origin — обеспечит ретрансляцию, адаптировав аппарат для околоземной и окололунной зон.

Исследовательские проекты рассчитаны на 12 недель — они будут завершены в августе, а их результаты опубликуют до конца года. NASA также запросило отраслевые предложения для программы по отправке на Землю проб марсианского грунта — ранее в агентстве признали, что существующая стратегия рассчитана на слишком продолжительное время и предполагает слишком высокую стоимость.

Традиционные технологии зеркальных телескопов упёрлись в непреодолимые ограничения. Какое-то время спасало сегментирование зеркал, но даже телескопы с сегментным зеркалом диаметром больше 10 м считаются абсолютно неприемлемыми для космоса. Но без больших телескопов астрономия, астрофизика и даже физика крайне замедлятся, если учёные и инженеры не найдут выхода из этой ситуации. И выход есть может быть в жидких зеркалах.

Художественное представление телескопа с 50-м жидким зеркалом. Источник изображения: NASA

Специалисты NASA совместно с израильскими исследователями из Техниона (Израильского технологического института) несколько лет назад начали работу по проекту FLUTE. К недавнему времени проект завершил первую фазу проработки и начал вторую. В рамках проекта готовится технико-экономическое обоснование и ведётся проработка концепции и отдельных критически важных деталей по созданию космической обсерватории с 50-метровым жидким зеркалом. Зеркало ограничено диаметром 50 м, чтобы проект мог быть материально осуществим в течение следующих 15–20 лет.

Предварительно технология жидких зеркал для телескопов уже была успешно и испытана в лабораторных условиях на Земле и на борту МКС в условиях микрогравитации. Размер здесь не имеет значения. Жидкость может одинаково растекаться по чайной ложке, по 50-метровому ложу, 100-м и так далее, насколько хватит воображения и средств. Диаметр зеркала 50 м признан таким, который приведёт к прорыву в астрономии, а не проделает дыру в бюджете.

На первом этапе исследования были изучены варианты жидкостей для зеркал, что привело к остановке на ионных жидкостях. В общем случае это расплавы солей. После выбора типа жидкости встала задача повысить отражательную способность наиболее подходящих вариантов расплавов. Также во время первого этапа работ по проекту было проанализировано несколько альтернативных архитектур рамы главного зеркала. Каркасы рассматривались с позиций поведения жидкости во время манёвров, как и в зависимости от колебаний температуры.

На основании сделанного выбора и проделанной работы, учёные разработали подробную концепцию миссии для 50-метровой жидкостно-зеркальной обсерватории и создали набор начальных концепций для создания демонстрационного малого космического аппарата на низкой околоземной орбите.

На втором этапе работ команда проекта продолжит разработку ключевых элементов концепции миссии. В частности, продолжится анализ подходящих архитектур рам зеркал и моделирование их динамических свойств. В свете последних достижений в области ИИ для дальнейших исследований привлекут машинный интеллект, который поможет с конструкцией и поиском жидкостей с лучшей отражательной способностью. Начнётся проработка цепочки оптической передачи от зеркала к приборам обсерватории, а также более детальная проработка концепций наиболее ответственных узлов обсерватории.

Наконец, во время второго этапа будет создана концепция демонстратора, который будет отправлен на орбиту для проверки идей на практике. Всем, кто доживёт до реализации этого проекта в масштабе остаётся только позавидовать — с ожидаемой детализацией Вселенную ещё никто не видел.

Спустя неделю пребывания в безопасном режиме после сбоя одного из трёх работающих гироскопов космическая обсерватория «Хаббл» вернулась к научным наблюдениям. В апреле «Хаббл» отметил свою 34-ю годовщину пребывания на орбите. Он пробыл там так долго, что появление сбоев неминуемо. И всё же, техническое состояние обсерватории позволяет рассчитывать как минимум ещё на два года наблюдений.

Источник изображения: NASA

В составе обсерватории «Хаббл» было предусмотрено и установлено четыре гироскопа (один избыточный). Во время обслуживания телескопа командой астронавтов в 2009 году на обсерваторию установили шесть новых гироскопов. Фактически это маховики на двигателях, которые регулируемой скоростью своего вращения помогают наводить телескоп на заданные цели. На практике это сложный механизм, представляющий собой герметичный цилиндр, плавающий в густой жидкости.

Внутри цилиндра со скоростью 19 200 об/мин вращается колесо, которое и задаёт «Хабблу» необходимое смещение и обеспечивает последующую стабилизацию. К электродвигателю внутри цилиндра подводятся провода толщиной с человеческий волос. Электроника внутри гироскопа фиксирует очень незначительные перемещения оси колеса и передает эту информацию в центральный компьютер «Хаббла». Подшипник у колеса «реагирования» газовый, что обеспечивает ему работу без износа.

Источник изображения: Википедия

К настоящему дню в системе ориентации телескопа в работе осталось три гироскопа. Один из них начал сбоить — передавать в компьютер неверные данные — ещё в прошлом году. Он снова засбоил 23 апреля 2024 года, что перевело телескоп в безопасный режим. Но уже 29 апреля работа систем была восстановлена, и телескоп вышел из безопасного режима работы и приступил к наблюдениям. В теории телескоп будет оставаться управляемым даже если в работе останется всего один гироскоп. В NASA разработали схему наведения на цели на этот случай.

Отметим, в NASA не уточняют, какие именно системы дают сбой. Кроме двигателей-маховиков с датчиками в системе управления и стабилизации телескопа участвуют также электромагнитные датчики, которые также называют гироскопами.

В NASA представили экспериментальный электрический ракетный двигатель H71M мощностью до 1 кВт, обладающий рекордной эффективностью. По словам разработчиков, этот двигатель «изменит правила игры» для будущих космических миссий в составе небольших спутников во всех сферах от сервисного обслуживания в пределах орбит вокруг Земли до планетарных миссий по всей Солнечной системе.

Источник изображений: NASA

Источник не раскрывает подробностей. В целом речь идёт о существенной доработке и миниатюризации хорошо известных электроракетных двигателей на эффекте Холла. Это электрические двигатели, которые используются в космосе свыше 50 лет. В NASA смогли создать более эффективную и компактную версию этого двигателя. Так, если современные аналоги таких двигателей могут переработать объём рабочего тела массой до 10 % от массы аппарата и работают до нескольких тысяч часов, то новый двигатель H71M сможет переработать объём топлива до 30 % от массы аппарата в течение 15 тыс. часов.

Двигатель H71M позволит увеличить манёвренность небольших спутников: они смогут летать дальше и разгоняться и тормозить дольше. В этом масса преимуществ и возможностей. Спутники сами будут подниматься на нужную орбиту с низких орбит и смогут самостоятельно уходить к Марсу и другим планетам с геопереходных орбит, экономя стартовые ресурсы. Также больше возможностей для манёвра получат спутники из сопутствующей нагрузки, которые вынуждены следовать за основной полезной нагрузкой, что ограничивает такие миссии и, наконец, сфера сервисных спутников для продления сроков службы других космических аппаратов получит действенный инструмент для операций на орбите.

В NASA пока не собираются самостоятельно развивать сферу электроракетных двигателей. Агентство будет передавать лицензии коммерческим структурам. В частности, первой лицензию на двигатели H71M приобрела компания Northrop Grumman. Она уже создала собственную версию двигателя под названием NGHT-1X и сейчас проводит тестирование прототипа на износ в вакуумной камере в собственном исследовательском центре.

Дочерняя компания Northrop Grumman — SpaceLogistics — разрабатывает сервисный спутник Mission Extension Pod (MEP) с двумя двигателями NGHT-1X. Ожидается, что в 2025 году три аппарата MEP поднимут по одному спутнику связи на более высокие орбиты. Небольшие спутники MEP будут служить своего рода «реактивными ранцами» для обслуживаемых платформ. Они будут присоединяться к ним и затем обеспечивать движение, что на годы продлит эксплуатацию на орбите дорогого оборудования.

Когда новые электроракетные двигатели получат широкое коммерческое распространение, в NASA не исключают возможности приобретать их для собственных нужд и государственных космических программ.

Хотя корабль Starship компании SpaceX ещё ни разу не взлетел без той или иной неудачи, именно он играет главную роль в планах NASA по возвращению на Луну, а также по покорению Марса. Важную роль в будущих миссиях будет играть дозаправка корабля на орбите. Роль танкера также будет отдана многоразовым Starship. Поэтому испытания по перекачке топлива с борта на борт в космосе станут самыми важными в ближайшие года.

Источник изображений: SpaceX

На днях глава программы NASA «Луна-Марс» Амит Кшатрия (Amit Kshatriya) пролил свет на основные шаги в сфере развития космической дозаправки компанией Starship. Первый небольшой эксперимент был проведён на борту корабля во время третьего тестового запуска Starship на орбитальную высоту 14 марта 2024 года. Криогенное топливо перекачивалось из одного бака в другой в условиях микрогравитации, когда корабль находился в верхней части траектории полёта.

Данные по перекачке ещё анализируются специалистами, но в целом операция признана успешной. На орбите перекачка топлива по массе причин будет очень непростой процедурой. Топливо может располагаться в баках как угодно, вплоть до растекания по стенкам, поэтому, в частности, было решено отказаться от насосов. Переток будет идти за счёт перепада давления в баках, а также благодаря выверенным импульсам специальных ракетных двигателей, которые будут формировать объём топлива в баках. Также будут предусмотрены специальные баки для поддержания нужного давления в топливных баках.

Компании SpaceX предстоит множество экспериментов, чтобы отладить операции с топливом. Значительной помехой процессу перекачки станет выкипание топлива. Чтобы снизить интенсивность выкипания, баки и трубопроводы придётся усиленно теплоизолировать и защищать от вакуума. Выкипание будет вести как к потере топлива, что означает лишние полёты танкеров, так и к повышению давления в баках, а это может нарушить весь процесс подачи топлива из одного бака в другой. Первые эксперименты на орбите помогут лучше понять и оценить эту проблему.

По словам представителя NASA, первый опыт перекачки топлива на орбите с одного корабля Starship на другой состоится в 2025 году. Для этого на орбиту будут подняты два корабля с интервалом в несколько недель. Первый должен будет продержаться там до прилёта заправщика. Затем они автоматически сблизятся «животами» до соединения топливными портами — теми же самыми, через которые топливо закачивается в корабли на стартовой площадке на земле, после чего стартует процесс перекачки горючего.

У компании SpaceX есть опыт автоматического сближения в космосе. Корабли Dragon успешно летают не первый год и стыкуются с МКС. Ту же систему датчиков и программное обеспечение можно использовать на Starship для сближения и стыковки перед заправкой. Но придётся учесть массу новых нюансов, например, топливо может начать плескаться в баках и полёт станет менее предсказуемым.

Дозаправка на орбите выглядит сложной, признают в NASA, но это сразу работа на далёкую перспективу. Возможность дозаправки в космосе позволит заправлять корабли на лунных и марсианских орбитах. Компания Blue Origin, которая также получила контракт NASA на создание лунного посадочного модуля для доставки на её поверхность астронавтов, тоже разрабатывает систему дозаправки в космосе.

Можно не сомневаться, что дозаправка в космосе — это единственный в обозримом будущем механизм для обеспечения дальних и многоразовых полётов Starship. Единственное, что настораживает, это включение дозаправки в миссию «Artemis III» по возвращению американцев на Луну. Задержка с реализацией планов по обеспечению заправки на орбите автоматически задержит миссию по доставке человека на Луну впервые с 1972 года. К тому же, о регулярных полётах Starship речь тоже пока не идёт. Четвёртый тестовый запуск ожидается в конце мая и далеко не факт, что всё пройдёт гладко.

Не так давно телескоп Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы в космическом пространстве. Теперь же стало известно, что 23 апреля он автоматически перешёл в безопасный режим из-за сбоя в работе одного из гироскопов.

Источник изображения: NASA

В сообщении NASA сказано, что переход в безопасный режим произведён автоматически сразу после того, как один из трёх гироскопов, размещённых в конструкции «Хаббла», передал неверные данные. Напомним, гироскопы измеряют скорость поворота телескопа и являются частью системы, определяющей направление движение «Хаббла». Поскольку аппарат перешёл в безопасный режим, научную деятельность в настоящее время он не ведёт и ожидает дальнейших команд с Земли.

Именно этот гироскоп заставил «Хаббл» перейти в безопасный режим в ноябре прошлого года после аналогичного сбоя. В настоящее время инженеры NASA прорабатывают варианты решения проблемы. В случае необходимости телескоп может быть перенастроен на работу с одним гироскопом, а второй будет помещён в резерв. На момент последнего техобслуживания «Хаббла» в 2009 году телескоп был оснащён шестью гироскопами. В настоящее время три из них сохраняют работоспособность, включая тот, который уже во второй раз передаёт неверные данные.

Для достижения максимальной эффективности аппарат задействует три гироскопа, но в случае необходимости сможет работать и с одним. В NASA ожидают, что «Хаббл» продолжит совершать революционные открытия, работая вместе с другими обсерваториями, такими как «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope), в течение этого десятилетия и, возможно, в следующем.

В NASA сообщили, что 8 апреля провели очередное испытание дальней космической связи по оптическому каналу. Оптика должна многократно поднять скорость связи с далёкими станциями и будущей марсианской базой в частности. Для этого зонд NASA «Психея» (Psyche) несёт на борту экспериментальную лазерную установку. Сеанс связи с зондом состоялся, когда тот был на удалении 226 млн км от Земли, что в полтора раза больше, чем расстояние между Солнцем и Землёй.

Источник изображения: NASA

Согласно ожиданиям разработчиков, скорость оптической связи в космосе на удалении в несколько сотен миллионов километров для экспериментальной установки на борту «Психеи» должна была быть не менее 1 Мбит/с. По факту лазер передатчика зонда, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне, передал на Землю пакет данных со скоростью 25 Мбит/с, чем очень удивил команду миссии. Это лучше всяких слов доказало, что концепция дальней космической оптической связи по сути верна и успешно реализуется. По крайней мере, в экспериментальных установках.

На более близких дистанциях скорость оптической связи ощутимо выше. Например, первый сеанс оптической связи с «Психеей» состоялся, когда она улетела от Земли на 31 млн км. На таком удалении скорость передачи данных из космоса достигла 267 Мбит/с. Подобные скорости в оптике будут на один–два порядка выше, чем в радиочастотном диапазоне. Тот же телескоп «Уэбб» имеет радиочастотный канал связи с Землёй шириной 28 Мбит/с. Оптика на порядок увеличила бы его пропускную способность.

Блок лазерного приёмопередатчика «Психеи» не предназначен для передачи научных данных с борта зонда на Землю. Для демонстрации и испытаний возможностей оптической связи видео и другие данные были записаны в него ещё на Земле. Тем не менее, команда зонда смогла продублировать передачу фрагмента инженерных данных с борта зонда по оптическому каналу в то же время, как эти данные передавались по основному радиоканалу. Тем самым NASA получило возможность заявить, что впервые по оптике были переданы инженерные данные с борта космического корабля из глубокого космоса.

Также был поставлен другой эксперимент, когда одна наземная станция по мощному лазеру передала большой пакет данных на зонд, а зонд передал их обратно на другую наземную станцию (на телескоп Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, Калифорния). Пакет данных совершил путешествие туда и обратно, проделав в космосе путь дальностью 450 млн км. Наконец, была проверена возможность принимать оптический сигнал с «Психеи» одновременно двумя станциями (на два далеко разнесённых телескопа). Такая возможность может поднять скорость передачи данных (за счёт снижения уровня ошибок, надо полагать), а также обеспечит канал связи, даже если над одной из станций приёма будет облачно, что для лазера станет непробиваемой стеной.

В декабре 2023 года и в феврале 2024 года зонд NASA «Юнона» (Juno) пролетел над луной Юпитера Ио ближе всего в истории. Если раньше «Юнона» приближалась к поверхности Ио на десятки тысяч километров, то последние пролёты совершены на высоте 1500 км, что позволило получить самые детальные снимки этой луны Юпитера. На основе полученных данных художники NASA создали анимации двух странных объектов на Ио: озера раскалённой магмы и удивительной горы.

Источник изображений: NASA

Луна Ио считается самым вулканически активным телом Солнечной системы. На нём зафиксировано свыше 400 вулканов, значительная часть которых активна. Близкие пролёты позволяют оценить степень активности вулканической деятельности и составить её карту. Также Ио отличается от других крупных спутников Юпитера своим более-менее ровным пейзажем и разницей температур на экваторе и в полярных областях. В последний близкий пролёт Ио, например, «Юнона» впервые получила снимок южного полюса этой луны.

Ио с высоты 16 500 км. Снято во время пролёта 9 апреля 2024 года

«Ио просто усеяна вулканами, и мы застали несколько из них в действии, — сказал представитель программы на Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза в Вене. — Мы также получили несколько отличных снимков крупным планом и другие данные о лавовом озере Локи Патера (Loki Patera) длиной 200 километров (127 миль). Удивительные детали показывают эти сумасшедшие острова, расположенные посреди потенциально магматического озера, окруженного горячей лавой. Зеркальное отражение озера, зафиксированное нашими приборами, предполагает, что части поверхности Ио гладкие, как стекло, напоминающее обсидиановое стекло, созданное вулканами на Земле».

Зонд «Юнона» летает по орбите вокруг Юпитера. Изучение Ио можно считать бонусом, тогда как в основном NASA следит за планетой-гигантом. Считается, что Юпитер стал первой планетой, которая сформировалась в Солнечной системе. Это делает её ценным объектом для изучения, которое поможет понять эволюцию как системы, так и других планет. В частности, учёных волнует вопрос содержания воды в атмосфере и в недрах планеты.

Вода — это необходимая основа для зарождения биологической жизни где бы то ни было. Данные по воде в составе Юпитера противоречивы. В 1995 году зонд NASA «Галилео» собрал данные во время 57-мин спуска в атмосферу планеты-гиганта. Данные оказались странными — зонд почти не обнаружил воды, и это шло вразрез с моделями учёных. «Юнона» подсчитывает объём воды в атмосфере Юпитера по содержанию кислорода и водорода — атомов, составляющих молекулу воды. По её данным, воды на Юпитере кратно больше, чем обнаружил «Галилео». На основе этого учёные сделали вывод, что старый спутник, вероятно, вошёл в атмосферу над местной версией Сахары.

Также каждый новый пролёт приближает «Юнону» к перемещению над северным полюсом Юпитера. Этот регион интересен своими циклонами, по размерам, динамике, очертаниям и плотности которых можно получить представление о поведении атмосферы планеты. Зонд делает снимки циклонов в видимом, инфракрасном и микроволновом излучении. Глубже всего под облака проникает микроволновое излучение, которое несёт учёным наиболее ценную информацию о структуре циклонов.

Следующий пролёт рядом с Юпитером «Юнона» совершит 12 мая.