Межпланетные планы России

Александр Ильин, редактор журнала «Новости космонавтики», рассказал ТрВ-Наука о планах России по запуску научных миссий к Луне, Марсу и другим планетам.

15 октября 2013 года в институте космических исследований РАН (ИКИ РАН) открылся Четвертый симпозиум по исследованиям Солнечной системы. Российские, европейские и американские ученые рассказали о полученных результатах и о проектах своих космических агентств. В отечественных планах можно проследить четыре главных направления: лунная программа, сотрудничество с Европейским космическим агентством (далее — ЕКА) по проекту ExoMars, большие космические телескопы и малые аппараты.

Наличие в Федеральной космической программе (ФКП) большого количества научных космических аппаратов не может не радовать, однако остается главный вопрос: кто будет превращать «бумажные» проекты в «железо»? Откуда в отрасли возьмутся специалисты, способные одновременно работать над огромным числом разнообразных задач? Время покажет — превратятся ли красивые мечты в реальные (и успешные!) научные миссии.

Лунная программа

В очередной раз пересматриваются сроки создания российских лунных зондов — сейчас доработанная программа исследований Луны проходит согласование в Рос-космосе. Сроки реализации миссии «Луна-Глоб Посадочный» (она же «Луна-25»; в прошлом году именовалась «Луна-Глоб-1», а несколько лет назад это был посадочный аппарат российско-индийской миссии «Луна-Ресурс») не поменялись — она стартует не раньше 2016 года. А вот даты запусков двух следующих лунных аппаратов существенно сдвинулись «вправо».

В конце октября 2013 года Совет главных конструкторов НПО имени С.А. Лавочкина одобрил обновленный вариант проекта лунного зонда «Луна-Глоб» — материалы эскизного проекта переданы на экспертизу в ЦНИИмаш. Новый вариант предполагает минимизацию применения технических решений, не имеющих летной квалификации.

«Луна-Глоб Посадочный» станет экспериментальным аппаратом, основная задача которого — отработать точную посадку в заданной области южного полярного региона Луны. Ученые надеются установить на нем около 20 кг научных приборов. Кроме чисто технологических задач, планируется изучение реголита в месте посадки (методами ИК, гамма и нейтронной спектроскопии) и TV-съемка местности.

Старт следующего лунного зонда -«Луна-Ресурс Орбитальный» («Луна-26»; в прошлом году — «Луна-Глоб-2», несколько лет назад — орбитальный аппарат единой миссии «Луна-Глоб»)-перенесен на два года и должен состояться в 2018 году. Аппарат будет существенно тяжелее своего предшественника: масса его научной аппаратуры превысит 150 кг.

«Луна-Ресурс Орбитальный» изучит состав поверхности Луны дистанционными методами, уточнит границы районов с водосодержащими породами и в рамках эксперимента ЛОРД (Лунный орбитальный радиодетектор) исследует с борта космического аппарата (КА) космические лучи сверхвысоких энергий, используя Луну как мишень.

Третий зонд — «Луна-Ресурс Посадочный» («Луна-27»; в прошлом году — «Луна-Ресурс», несколько лет назад — посадочный аппарат единой миссии «Луна-Глоб») — отправится на Луну лишь в 2019 году, также с опозданием на два года.

Вполне вероятно, что станция «Луна-Ресурс» будет оснащена бурильной установкой, которую предполагается создать с участием европейских ученых. Дело в том, что для сохранения летучих фракций лунного вещества нужны специальные установки для криогенного бурения, и при должной доработке европейская бурильная
установка из проекта ExoMars может быть применена на Луне.

В 2020-е годы ученые планируют доставить на Землю образцы полярного реголита («Луна-28») и отправить на нашу небесную соседку большой российский луноход («Луна-29»).

По словам директора ИКИ РАН Льва Зелёного, проект под рабочим названием Polar Sample Return сейчас, к сожалению, находится лишь в стадии предварительного обсуждения и пока не включен в проект ФКП до 2025 года.

Исследование Марса и других планет

В отличие от лунных планов, сроки «марсианской» программы, в которой Россия уже участвует наравне с европейскими партнерами, пока не пересматривали. Первый пуск в рамках проекта ExoMars по-прежнему запланирован на 2016 год.

Ракета «Протон» с разгонным блоком (РБ) «Бриз-М» должна отправить к Марсу разрабатываемые ЕКА орбитальный аппарат и демонстрационный десантный модуль. Орбитальный КА TGO (Trace Gas Orbiter) предназначен для изучения малых газовых примесей в атмосфере и распределения водяного льда в грунте Марса.

Старт второго аппарата проекта ExoMars, возможно, состоится в 2018 году. Ракета «Протон» с РБ «Бриз-М» отправит в сторону Красной планеты автоматическую межпланетную станцию (АМС) с тяжелым (300 кг) европейским марсоходом. При этом как перелетный, так и десантный модули будут созданы в НПО им. С.А. Лавочкина.
Напомним, на счету разработчиков этого предприятия — а также СССР и России в целом — лишь одна «условно успешная» мягкая посадка на Марс — «Марс-3» в 1971 году. Задачи европейского марсо-хода — геологические исследования и поиск следов жизни в подповерхностном слое Марса около места посадки.

Проектом ExoMars российская марсианская программа не ограничивается. Ученые не оставляют надежды получить грунт с Фобоса: повторение эксперимента «Фобос-Грунт» под обозначением «Бумеранг» запланировано на 2022 год (через 11 лет после первой попытки).

Более того, на 2024 год намечается доставка грунта с Марса. Было решено отказаться от смелых проектов «грунточерпалок» с электроракетными двигателями малой тяги — разработчики вновь вернулись к двухпусковой схеме, предложенной еще в середине 1970-х. Планируется использовать две ракеты «Протон» или два других тяжелых носителя.

Не отказывается Россия от реализации и других проектов автоматических межпланетных станций. В октябре в НПО им. С.А. Лавочкина состоялась защита эскизного проекта «Интергелиозонд». Специалисты предприятия внесли предложение о запуске двух аппаратов с аналогичным набором аппаратуры для расширения научных программ и повышения надежности миссии. В настоящий момент в ФКП запланировано создание только одного «околосолнечного» зонда.

Проект «Интергелиозонд» предусматривает исследования внутренней гелиосферы и Солнца с близких расстояний (60- 70 солнечных радиусов, или примерно 40- 50 млн км) и из внеэклиптических положений на гелиоцентрических орбитах. Серия гравитационных маневров у Земли и Венеры позволит аппарату выйти из плоскости эклиптики и приблизиться к нашей звезде. На зонде предполагается использовать электроракетную двигательную установку, получающую питание от солнечных батарей.

Вероятно, запуск «Интергелиозон-да» состоится после 2020 года. По словам Льва Зелёного, вполне возможно, что российский аппарат будет работать совместно с европейской миссией Solar Orbiter, старт которой запланирован на 2017 год.

Исследование астероидов — задача еще одного проекта, не включенного на данный момент в ФКП,- легкого зонда «Анапа». Молодые ученые из НПО им. С.А. Лавочкина предлагают отправить его к астероиду 2011 UK10 с последующим перелетом к Апофису или к потенциально опасному астероиду 2013 TV135.

Главные особенности проекта следующие: это малый КА массой около 400 кг, рассчитанный на попутный запуск и оснащенный маршевой электрореактивной двигательной установкой (ДУ) для разгона с орбиты выведения и полета к цели. Запуск легкой АМС может состояться в 2021 году, если молодым ученым и инженерам удастся заручиться поддержкой Роскосмоса, получить финансирование и успешно довести проект до «железа».

Также на Четвертом симпозиуме по исследованиям Солнечной системы был вновь анонсирован проект «Венера-Д». Миссия будет включать в себя орбитальный и посадочный аппараты. Последний охарактеризован как «среднеживущий» — он рассчитан на 30-минутный спуск в атмосфере и два часа работы на поверхности.

Вероятно, план миссии к Венере еще не раз претерпит изменения -ведь сроки ее осуществления намечены далеко за 2020 год. Аэростатные зонды и субспутники из проекта исчезли: возможно, они перешли в отдельный проект «Венера-Глоб», старт которого вряд ли состоится раньше 2030 года.

Удивительно, но 25-летний перерыв в межпланетных исследованиях не мешает России мечтать и о дальних планетах. В рамках совместного с ЕКА проекта «Лаплас-П» специалисты собираются изучить систему Юпитера и даже посадить спускаемый аппарат на поверхность одного из его крупных спутников -Ганимеда. Решить задачу доставки зонда к планете-гиганту планируется с помощью серии гравитационных маневров и с использованием электрического ракетного двигателя (ЭРД).

Следует отметить, что в обзорном докладе, зачитанном 15 октября в ИКИ РАН, отсутствовали проекты, представленные в прошлом году на Третьем симпозиуме по исследованиям Солнечной системы и Седьмом международном аэрокосмическом конгрессе, — «Полярный эклиптический патруль», «Марс-NET» и «Меркурий-ПМ», а также предложения ЦНИИмаш (доставка образцов кометного ядра, отправка зонда в атмосферу Юпитера для изучения Большого Красного пятна, «тур» в систему Сатурна для изучения Титана и Энцелада, полеты в систему Урана, а также в систему Нептуна с посадкой на его спутник Тритон, исследования объектов пояса Койпера).

Больше телескопов хороших и разных

Но не зондами едиными… Продолжаются работы и по созданию новых российских космических телескопов. К сожалению, сроки их запуска также сдвигаются: рентгеновская астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ», видимо, отравится в космос лишь в 2015 году. Аппарат должен быть выведен в точку Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. Существует вероятность смены носителя: с ракеты-носителя (РН) «Зенит» обсерватория, возможно, «пересядет» на «Протон».

На борту «Спектра-РГ» будут установлены два рентгеновских телескопа — российский ART-XC, создаваемый во ВНИИ экспериментальной физики в Сарове, и eROSITA, разработанный немецкими учеными Института внеземной физики Общества имени Макса Планка. Основой обсерватории является платформа «Навигатор» разработки НПО им. С.А. Лавочкина. По словам генерального директора НПО Виктора Хартова, на сей раз срыв сроков произошел по вине немецкой стороны: «Партнеры официально уведомили нас письмом, что возникли трудности, и поставка телескопа смещается более чем на год».

«Спектр-РГ» должен стать вторым космическим аппаратом в серии «спектров». Первый — радиотелескоп «Спектр-Р», запущенный 18 июля 2011 года, успешно работает на орбите в рамках проекта «Радиоастрон». Третий «Спектр» -ультрафиолетовая обсерватория «Спектр-УФ» — стартует через два года после «Спектра-РГ», то есть не ранее 2017 года. Аппарат, также созданный на основе платформы «Навигатор», будет оснащен телескопом T-170M (диаметр зеркала — 1,7 м) российского производства.

Еще один телескоп, который Россия собирается отправить в космос до 2020 года, — гамма-обсерватория «Гамма-400». КА вместе со служебным базовым модулем «Навигатор» разрабатывает НПО им. С. А. Лавочкина. На сегодняшний день работы находятся на стадии технического проекта.

Четвертая обсерватория серии «Спектр» — «Спектр-М» («Миллиме-трон») — стартует, вероятно, в начале следующего десятилетия. Аппарат будет оснащен большим криогенным телескопом для наблюдения в миллиметровом, субмиллиметровом и дальнем инфракрасном диапазонах.

Малые научные спутники

На симпозиуме в ИКИ РАН отметили и четвертое основное направление отечественной научной космонавтики — малые аппараты. В 2015 году на околоземной орбите в целях изучения процессов во внутренней магнитосфере Земли и в авроральной области начнется развертывание группировки из четырех спутников «Резонанс» на основе платформы «Карат» производства НПО им. С.А. Лавочкина. Группировка в полном составе должна начать работу уже в 2016 году.

В 2014 году на орбиту должен выйти разработанный для МГУ в ОАО «Корпорация ВНИИЭМ» им. А.Г. Иосифьяна на базе платформы «Канопус» научный спутник «Михайло Ломоносов». Он предназначен для изучения космических лучей предельно высоких энергий и астрофизических гамма-всплесков.

Еще один вузовский аппарат -«Бауманец-2», создаваемый при участии НПО машиностроения — отправится в космос также в 2014 году. Кроме того, в 2014-2015 годах ВНИИЭМ предполагает развернуть космический комплекс «Ионозонд» из пяти миниспутников массой 400 кг -четырех КА «Ионосфера» и одного «Зонд».

Будут продолжены запуски малых (массой ~250 кг) космических аппаратов для фундаментальных космических исследований (МКА-ФКИ) разработки НПО им. С.А. Лавочкина.

К сожалению, программа МКА-ФКИ сокращается: вместо четырех-пяти новых КА, по-видимому, будет создано не более одного-двух.

Малыми научными спутниками, зондами и обсерваториями российские планы не исчерпываются. До 2020 года предстоит вывести на орбиту несколько КА для исследований в области космической биологии и технологических экспериментов — «Бион-М» и «Фотон-М», отправятся в космос метеоспутники «Электро-Л» и «Метеор-М», а также многочисленные аппараты дистанционного зондирования Земли в различных диапазонах. Будет продолжаться работа на российском сегменте МКС.

Да, планы России выглядят весьма достойно, даже по сравнению с предложениями американского космического агентства NASA, однако неофициальная информация, полученная от работников космической отрасли, заставляет относиться к «парадным» графикам запусков весьма скептически.

По-видимому, до 2020 года можно рассчитывать лишь на запуск одного «марсианского» аппарата -первой части проекта ExoMars, двух телескопов на платформе «Навигатор» — «Спектр-РГ» и «Спектр-УФ» (хотя как первый, так и второй стартуют с опозданием) и одного-двух аппаратов серии МКА-ФКИ. Будут выполнены программы «Бион-М» и «Фотон-М», запущены вузовские спутники и новые КА «Электро-Л».

В заключение стоит подчеркнуть, что если в отрасли не произойдет значительных изменений, то старт лунных программ до 2020 года, а также отправка на Марс европейского ровера в 2018 году — крайне маловероятны! Хотелось бы верить, что данный пессимистичный прогноз окажется ошибочным, а запуски межпланетных миссий и околоземных научных аппаратов пройдут точно в срок. Время покажет.

Об авторе. С 2012 года состоит в The Mars Society («Марсианском обществе»). Организатор ракетомодельного фестиваля РакетФест. Работал в составе первой российской команды (MDRS Crew 129 — Team Russia) на Mars Desert Research Station (Марсианской пустынной исследовательской станции) в пустыне Юты. Принимал участие в работе «Селенохода» — единственной отечественной команды, представлявшей Россию в международном конкурсе Google Lunar X PRIZE.