Летающие корабли будущего. Какие проблемы нужно решить, чтобы межзвездные полеты стали реальностью? Почему не внедряется квантовый двигатель Леонова

В 2011 году США оказались без космических транспортных средств, способных доставить человека на околоземную орбиту. Сейчас американские инженеры конструируют больше новых пилотируемых космических аппаратов, чем когда бы то ни было, причем лидируют частные компании, а это значит, что освоение космоса станет намного дешевле. В этой статье мы расскажем о семи проектируемых аппаратах, и если хотя бы некоторые из этих проектов воплотятся в жизнь, наступит новый золотой век в пилотируемой космонавтике.

Тип: обитаемая капсула Создатель: Space Exploration Technologies / Элон Маск
Дата запуска: 2015 год
Предназначение: рейсы на орбиту (до МКС)
Шансы на успех: весьма приличные

Когда в 2002 году Элон Маск учредил свою компанию Space Exploration Technologies, или SpaceX, скептики не видели в этом никаких перспектив. Однако уже к 2010 году его стартап стал первым частным предприятием, сумевшим повторить то, что было до того времени епархией государства. Ракета Falcon 9 вывела на орбиту беспилотную капсулу Dragon.

Следующий шаг на пути Маска в космос – разработка на базе капсулы многоразового использования Dragon аппарата, способного нести людей на борту. Он будет носить имя DragonRider и предназначается для полетов к МКС. Используя новаторский подход как в конструировании, так и в принципах эксплуатации, компания SpaceX заявляет, что перевозки пассажиров обойдутся всего по $20 млн за одно пассажиро-место (пассажиро-место в российском «Союзе» обходится сегодня США в $63 млн).

Путь к пилотируемой капсуле

Усовершенствованный интерьер

Капсула будет оборудована под экипаж из семи человек. Уже внутри беспилотной версии поддерживается земное давление, так что ее будет несложно адаптировать для пребывания людей.

Более широкие иллюминаторы

Через них астронавты смогут наблюдать процесс стыковки с МКС. В будущих модификациях капсулы – с возможностью посадки на реактивной струе – потребуется еще более широкий обзор.

Дополнительные двигатели, развивающие тягу 54 т для экстренного подъема на орбиту в случае аварии ракеты-носителя.

Dream Chaser — Потомок космического челнока

Тип: космический самолет с запуском при помощи ракеты-носителя Создатель: Sierra Nevada Space Systems
Планируемый запуск на орбиту: 2017 год
Предназначение: орбитальные полеты
Шансы на успех: хорошие

Конечно, у космических самолетов есть определенные достоинства. В отличие от обычной пассажирской капсулы, которая, падая сквозь атмосферу, может лишь слегка корректировать траекторию, шаттлы способны осуществлять при спуске маневры и даже менять аэродром назначения. Кроме того, их можно использовать повторно после краткого сервисного обслуживания. Однако катастрофы двух американских челноков показали, что и космические самолеты отнюдь не идеальное средство для орбитальных экспедиций. Во-первых, возить грузы на тех же аппаратах, что и экипажи, дорого, ведь, используя чисто грузовой корабль, можно сэкономить на системах безопасности и жизнеобеспечения.

Во-вторых, крепление шаттла сбоку к ускорителям и топливному баку повышает опасность повреждения от случайно отвалившихся элементов этих конструкций, что и стало причиной гибели челнока Columbia. Однако компания Sierra Nevada Space Systems клянется, что сумеет обелить репутацию орбитального космического самолета. Для этого у нее есть Dream Chaser – крылатый аппарат для доставки экипажей на космическую станцию. Уже сейчас компания борется за контракты NASA. В конструкции Dream Chaser избавились от основных недостатков, характерных для старых космических челноков. Во-первых, теперь грузы и экипажи намерены возить по отдельности. А во-вторых, теперь корабль будет монтироваться не сбоку, а наверху ракеты-носителя Atlas V. При этом все достоинства шаттлов сохранятся.

Суборбитальные полеты аппарата назначены на 2015 год, а на орбиту он будет выведен на два года позже.

Как там внутри?

На этом аппарате в космос могут отправиться сразу семь человек. Корабль стартует на верхушке ракеты.

На заданном участке он отделяется от носителя и затем может причалить к стыковочному узлу космической станции.

Dream Chaser еще ни разу не летал в космос, но уже готов, по крайней мере, для пробежек по взлетной полосе. Кроме того, его сбрасывали с вертолетов, испытывая аэродинамические возможности корабля.

New Shepard — Секретный корабль от Amazon

Тип: обитаемая капсула Создатель: Blue Origin / Джефф Безос
Дата запуска: неизвестна
Шансы на успех: неплохие

Джефф Безос – 49-летний основатель компании Amazon.com и миллиардер со своим видением будущего – уже более десяти лет воплощает в жизнь тайные планы по освоению космоса. Из своего 25-миллиардного капитала Безос вложил уже многие миллионы в дерзкое начинание, которое получило имя Blue Origin. Его аппарат будет взлетать с экспериментальной стартовой площадки, которая построена (разумеется, с одобрения FAA) в глухом углу Западного Техаса.

В 2011 году компания опубликовала кадры, на которых видна подготовленная к испытаниям конусообразная ракетная система New Shepard. Она взлетает вертикально на высоту в полторы сотни метров, зависает там на некоторое время, а затем плавно опускается на землю с помощью реактивной струи. Согласно проекту, в будущем ракета-носитель сможет, забросив капсулу на суборбитальную высоту, самостоятельно вернуться на космодром, используя собственный двигатель. Это гораздо более экономичная схема, чем вылавливание использованной ступени в океане после приводнения.

После того как в 2000 году интернет-предприниматель Джефф Безос основал свою космическую компанию, он три года хранил в тайне сам факт ее существования. Компания запускает свои экспериментальные аппараты (наподобие той капсулы, которая изображена на фото) с частного космопорта в Западном Техасе.

Система состоит из двух частей.

Капсула для экипажа, в которой поддерживается нормальное атмосферное давление, отделяется от носителя и летит на высоту 100 км. Маршевый двигатель позволяет ракете совершить вертикальную посадку неподалеку от стартового стола. Сама капсула затем возвращается на землю с помощью парашюта.

Ракета-носитель поднимает аппарат со стартового стола.

SpaceShipTwo — Пионер в туристическом бизнесе

Тип: космический корабль, запускаемый в воздухе с самолета-носителя Создатель: Virgin Galactic /
Ричард Брэнсон
Дата запуска: намечено на 2014 год
Предназначение: суборбитальные полеты
Шансы на успех: очень хорошие

Первый из аппаратов SpaceShipTwo во время испытательного планирующего полета. В будущем будут построены еще четыре таких же аппарата, которые начнут возить туристов. В очередь на полет записались уже 600 желающих, включая и таких знаменитостей, как Джастин Бибер, Эштон Кутчер и Леонардо Ди Каприо.

Аппарат, построенный знаменитым конструктором Бертом Рутаном в сотрудничестве с магнатом Ричардом Брэнсоном, владельцем компании Virgin Group, заложил основу будущего космического туризма. Почему бы не катать в космос всех желающих? В новой версии этого аппарата смогут разместиться шесть туристов и два пилота. Путешествие в космос будет состоять из двух частей. Сначала авиаматка WhiteKnightTwo (ее длина – 18 м, а размах крыльев – 42) поднимет аппарат SpaceShipTwo на высоту 15 км.

Затем реактивный аппарат отделится от самолета-носителя, запустит собственные двигатели и рванет в космос. На высоте 108 км пассажиры отлично рассмотрят и кривизну земной поверхности, и безмятежное сияние земной атмосферы – и все это на фоне черных космических глубин. Билет стоимостью в четверть миллиона долларов позволит путешественникам наслаждаться невесомостью, но всего лишь четыре минуты.

Inspiration Mars — Поцелуй над Красной планетой

Тип: межпланетный транспорт Создатель: Фонд Inspiration Mars / Деннис Тито
Дата запуска: 2018 год
Предназначение: полет на Марс
Шансы на успех: сомнительные

Медовый месяц (длиной полтора года) в межпланетной экспедиции? Такую возможность хочет предложить избранной паре фонд Inspiration Mars, которым руководит бывший инженер NASA, специалист по инвестициям и первый космический турист Деннис Тито. Группа Тито рассчитывает воспользоваться преимуществом парада планет, который произойдет в 2018 году (такое бывает раз в 15 лет). «Парад» позволит слетать от Земли до Марса и вернуться по траектории свободного возвращения, то есть без сжигания дополнительного горючего. В будущем году Inspiration Mars начнет принимать заявки на экспедицию длительностью 501 день.

Корабль должен будет пролететь на расстоянии 150 км от поверхности Марса. Для участия в полете предполагается выбрать супружескую пару – возможно, молодоженов (важен вопрос психологической совместимости). «По оценкам фонда Inspiration Mars, потребуется собрать $1–2 млрд. Мы закладываем фундамент под дела, которые раньше казались просто немыслимыми, такие, скажем, как полет на другие планеты», – говорит Марко Касерес, руководитель космических исследований фирмы Teal Group.

Тип: космический самолет, способный взлетать самостоятельно Создатель: XCOR Aerospace
Дата планируемого запуска: 2014 год
Предназначение: суборбитальные полеты
Шансы на успех: вполне приличные

В калифорнийской компании XCOR Aerospace (штаб-квартира в Мохаве) полагают, что у них в руках ключ к самым дешевым суборбитальным полетам. Компания уже продает билеты на свой 9-метровый аппарат Lynx, рассчитанный всего на двух пассажиров. Билеты стоят $95 000.

В отличие от других космических самолетов и пассажирских капсул, Lynx для выхода в космос не нуждается в ракете-носителе. Запустив специально разработанные под этот проект реактивные двигатели (в них будет сжигаться керосин с жидким кислородом), Lynx взлетит с полосы в горизонтальном направлении, как это делает обычный самолет, и, лишь разогнавшись, круто взмоет по своей космической траектории. Первый испытательный полет аппарата может состояться в ближайшие месяцы.

Взлет: космический самолет разгоняется по взлетной полосе.

Подъем: достигнув скорости 2,9 Маха, он круто набирает высоту.

Цель: примерно через 3 минуты после взлета двигатели выключаются. Самолет следует параболической траектории, проносясь сквозь суборбитальное космическое пространство.

Возвращение в плотные слои атмосферы и посадка.

Аппарат постепенно сбрасывает скорость, нарезая круги по нисходящей спирали.

Orion — Пассажирская капсула для большой компании

Тип: обитаемый корабль повышенного объема для межзвездных перелетов
Создатель: NASA / Конгресс США
Дата запуска: 2021–2025 годы

Полеты на околоземную орбиту NASA уже без сожаления уступило частным компаниям, однако от претензий на дальний космос агентство еще не отказалось. К планетам и астероидам, возможно, полетит многоцелевой обитаемый аппарат Orion. Он будет состоять из капсулы, состыкованной с модулем, который, в свою очередь, будет заключать в себе силовую установку с запасом топлива, а также жилой отсек. Первый испытательный полет капсулы состоится в 2014 году. Ее выведет в космос ракета-носитель Delta длиной 70 м. Затем капсула должна вернуться в атмосферу и приземлиться в воды Тихого океана.

Под дальние экспедиции, для которых готовится Orion, будет, видимо, построена и новая ракета. На заводах NASA в Хантсвилле, штат Алабама, уже ведутся работы над новой 98-метровой ракетой Space Launch System. Этот сверхтяжелый транспорт должен быть готов к тому моменту, когда (и если) астронавты NASA соберутся лететь на Луну, на какой-нибудь астероид или еще дальше. «Мы все больше думаем о Марсе, – говорит Дэн Дамбахер, заведующий в NASA отделом разработки исследовательских систем, – как о нашей главной цели». Правда, некоторые критики говорят, что подобные претензии несколько чрезмерны. Проектируемая система столь огромна, что NASA сможет использовать ее не чаще, чем раз в два года, так как один ее запуск будет обходиться в $6 млрд.

Когда человек ступит на астероид?

В 2025 году NASA планирует отправить астронавтов в корабле Orion на один из расположенных недалеко от Земли астероидов – 1999АО10. Путешествие должно занять пять месяцев.

Запуск: Orion с экипажем из четырех человек взлетит с мыса Канаверал, штат Флорида.

Перелет: после пяти дней полета Orion, используя силу притяжения Луны, сделает вокруг нее вираж и возьмет курс на 1999АО10.

Встреча: астронавты долетят до астероида спустя два месяца после старта. Две недели они проведут на его поверхности, но о настоящей посадке не идет речи, так как этот космический камень имеет слишком слабую гравитацию. Скорее, члены экипажа просто прикрепят свой корабль к поверхности астероида и соберут образцы минералов.

Возвращение: поскольку все это время астероид 1999АО10 постепенно приближается к Земле, обратный путь окажется немного короче. Добравшись до околоземной орбиты, капсула отделится от корабля и приводнится в океане.

Однако «Интерстеллар» является просто научной фантастикой, а доктор Уайт, в свою очередь, работает во вполне реальной сфере разработки продвинутых технологий для космических передвижений в лаборатории NASA. Здесь уже нет места научной фантастике. Здесь реальная наука. И если отбросить все проблемы, связанные с урезанным бюджетом аэрокосмического агентства, то следующие слова Уайта выглядят вполне многообещающе:

«Возможно, опыт «Стартрека» в рамках нашего времени не является настолько уж и удаленной возможностью».

Другими словами, доктор Уайт хочет сказать, что он и его коллеги не заняты созданием какого-то гипотетического фильма, или простыми 3D-набросками и идеями, связанными с варп-двигателем. Они не просто считают, что создание варп-двигателя в реальной жизни представляется с теоретической точки зрения возможным. Они на самом деле разрабатывают первый варп-двигатель:

«Работая в лаборатории Eagleworks, в глубоких недрах Космического центра Джонсона, принадлежащего NASA, доктор Уайт и его команда ученых стараются найти лазейки, которые бы позволили воплотить мечту в реальность. Команда уже «создала симуляционный стенд для теста специального интерферометра, за счет которого ученые попытаются сгенерировать и определить микроскопические варп-пузыри. Устройство получило название интерферометр варп-поля Уайта-Джеди».

Сейчас это может показаться незначительным достижением, однако те открытия, которые стоят за этим изобретением, могут оказаться бесконечно полезными в дальнейших исследованиях.

«Несмотря на то, что это лишь небольшое продвижение в этом направлении, оно уже может являться доказательством существования самой возможности варп-двигателя, как в свое время являлся показ Чикагской поленницы (первого искусственного ядерного реактора). В декабре 1942 года была проведена первая в истории демонстрация управляемой самоподдерживающейся цепной ядерной реакции, в результате которой было выработано целых полватта электрической энергии. Вскоре после демонстрации, в ноябре 1943 года, был запущен реактор мощностью уже около четырех мегаватт. Приведение доказательства существования является критическим моментом для научной идеи и может стать отправной точкой в развитии технологий».

Если работа ученых в конечном итоге окажется успешной, то, по мнению доктора Уайта, будет создан двигатель, которой сможет доставить нас до Альфы Центавра «в течение двух недель по меркам земного времени». При этом течение времени на корабле будет таким же, как и на Земле.

«Приливные силы внутри варп-пузыря не будут вызывать проблем у человека, и все путешествие будет восприниматься им так, как если бы он находился в условиях нулевого ускорения. При включении варп-поля никого не притянет с огромной силой к корпусу корабля, нет, в этом бы случае путешествие оказалось бы очень коротким и трагичным».

В 2011 году США прекратили эксплуатацию комплекса Space Transportation System с многоразовым кораблем Space Shuttle, в результате чего единственным средством доставки космонавтов на Международную космическую станцию стали российские корабли семейства «Союз». В течение нескольких следующих лет такая ситуация будет сохраняться, а после ожидается появление новых кораблей, способных конкурировать с «Союзами». Новые разработки в области пилотируемой космонавтики создаются как в нашей стране, так и за рубежом.

Российская «Федерация»

За последние десятилетия российская космическая отрасль несколько раз предпринимала попытки создания перспективного пилотируемого корабля, пригодного для замены «Союзов». Однако эти проекты до сих пор не привели к ожидаемым результатам. Самой новой и многообещающей попыткой заменить «Союз» является проект «Федерация», предлагающий строительство многоразовой системы в пилотируемом и грузовом исполнении.

Макеты корабля "Федерация". Фото Wikimedia Commons

В 2009 году ракетно-космическая корпорация «Энергия» получила заказ на проектирование космического аппарата, обозначенного как «Перспективная пилотируемая транспортная система». Название «Федерация» появилось только через несколько лет. До недавнего времени РКК «Энергия» занималось разработкой требуемой документации. Строительство первого корабля нового типа началось в марте прошлого года. Вскоре готовый образец приступит к испытаниям на стендах и полигонах.

В соответствии с последними оглашенными планами, первый космический полет «Федерации» состоится в 2022 году, и корабль отправит на орбиту груз. На 2024-й запланирован первый полет с экипажем на борту. Уже после проведения требуемых проверок корабль сможет выполнить более смелые миссии. Так, во второй половине следующего десятилетия могут состояться беспилотный и пилотируемый облеты Луны.

Корабль, состоящий из многоразовой возвращаемой грузопассажирской кабины и одноразового агрегатно-двигательного отсека, сможет иметь массу до 17-19 т. В зависимости от поставленных целей и полезной нагрузки, он сможет брать на борт до шести космонавтов или 2 т груза. При возвращении в спускаемом аппарате может находиться до 500 кг груза. Известно о проработке нескольких версий корабля для решения разных задач. Имея соответствующую конфигурацию, «Федерация» сможет отправлять на МКС людей или грузы, либо работать на орбите самостоятельно. Также корабль предполагается использовать в будущих полетах к Луне.

Американская космическая отрасль, несколько лет назад оставшаяся без «Шаттлов», возлагает большие надежды на перспективный проект Orion, представляющий собой развитие идей закрытой программы Constellation. К разработке этого проекта привлечены несколько ведущих организаций, как американских, так и зарубежных. Так, за создание агрегатного отсека отвечает Европейское космическое агентство, а строить такие изделия будет компания Airbus. Американская наука и промышленность представлены агентством NASA и компанией Lockheed Martin.

Макет корабля Orion. Фото NASA

Проект «Орион» в его нынешнем виде был запущен в 2011 году. К этому времени НАСА успело выполнить часть работ по программе Constellation, но от нее пришлось отказаться. Определенные наработки перешли из этого проекта в новый. Уже 5 декабря 2014 года американским специалистам удалось провести первый испытательный запуск перспективного корабля в беспилотной конфигурации. Новые запуски пока не проводились. В соответствии с установленными планами, авторы проекта должны завершить необходимые работы, и только после этого можно будет начать новый этап испытаний.

Согласно актуальным планам, новый полет корабля Orion в конфигурации космического грузовика состоится только в 2019 году, после появления ракеты-носителя Space Launch System. Беспилотная версия корабля должна будет работать с МКС, а также выполнить облет Луны. С 2023 года на борту «Орионов» будут присутствовать астронавты. На вторую половину следующего десятилетия запланированы пилотируемые полеты большой продолжительности, в том числе с облетом Луны. В дальнейшем не исключается возможность использования системы Orion в марсианской программе.

Корабль с максимальной стартовой массой 25,85 т получит герметичный отсек объемом чуть менее 9 куб.м, что позволит ему перевозить достаточно крупные грузы или людей. На орбиту Земли можно будет доставлять до шести человек. «Лунный» экипаж будет ограничен четырьмя астронавтами. Грузовая модификация корабля будет поднимать до 2-2,5 т с возможностью безопасного возвращения меньшей массы.

CST-100 Starliner

В качестве альтернативы для корабля Orion может рассматриваться аппарат CST-100 Starliner, разрабатываемый компанией Boeing в рамках программы NASA Commercial Crew Transportation Capability. Проект предусматривает создание пилотируемого корабля, способного доставлять на орбиту и возвращать на землю несколько человек. За счет ряда особенностей конструкции, в том числе связанных с одноразовым применением техники, предполагается оснастить корабль сразу семью местами для астронавтов.

CST-100 на орбите, пока лишь в представлении художника. Рисунок NASA

«Старлайнер» создается с 2010 года компаниями Boeing и Bigelow Aerospace. Проектирование заняло несколько лет, и в середине текущего десятилетия предполагалось осуществить первый запуск нового корабля. Тем не менее, в связи с некоторыми затруднениями, испытательный старт несколько раз переносили. Согласно недавнему решению NASA, первый старт корабля CST-100 с грузом на борту должен состояться в августе текущего года. Кроме того, «Боинг» получил разрешение на выполнение пилотируемого полета в ноябре. По всей видимости, перспективный корабль в самое ближайшее время будет готов к испытаниям, и новые изменения графика уже не понадобятся.

От других проектов перспективных пилотируемых космических кораблей американской и зарубежной разработки «Старлайнер» отличается более скромными целями. По задумке создателей, этот корабль должен будет доставлять людей на МКС или на другие перспективные станции, разрабатываемые в настоящее время. Полеты за пределы земной орбиты не планируются. Все это снижает требования к кораблю и, как следствие, позволяет добиться заметной экономии. Меньшая стоимость проекта и сокращенные расходы на доставку астронавтов могут быть неплохим конкурентным преимуществом.

Характерной чертой корабля CST-100 являются достаточно большие размеры. Обитаемая капсула будет иметь диаметр чуть более 4,5 м, а полная длина корабля превысит 5 м. Полная масса – 13 т. Следует отметить, что крупные габариты будут использоваться для получения максимального внутреннего объема. Для размещения аппаратуры и людей разработан герметичный отсек объемом 11 куб.м. В нем можно будет установить семь кресел для астронавтов. В этом отношении корабль Starliner – если ему удастся дойти до эксплуатации – может стать одним из лидеров.

Dragon V2

Несколько дней назад агентство НАСА также определило сроки новых испытательных полетов космических кораблей от компании SpaceX. Так, на декабрь 2018 года назначен первый тестовый запуск пилотируемого корабля типа Dragon V2. Это изделие представляет собой переработанный вариант уже используемого «грузовика» Dragon, способный перевозить людей. Разработка проекта началась достаточно давно, но только сейчас он приближается к испытаниям.

Макет корабля Dragon V2 dj время презентации. Фото NASA

Проект Dragon V2 предусматривает использование переработанного грузового отсека, адаптированного для перевозки людей. В зависимости от требований заказчика, как утверждается, такой корабль сможет поднимать на орбиту до семи человек. Подобно своему предшественнику, новый «Дракон» будет многоразовым, и сможет совершать новые полеты после небольшого ремонта. Разработка проекта ведется в течение нескольких последних лет, но испытания еще не начались. Только в августе 2018 года SpaceX впервые запустит Dragon V2 в космос; этот полет пройдет без астронавтов на борту. Полноценный пилотируемый полет, в соответствии с указаниями NASA, запланирован на декабрь.

Компания SpaceX известна своими смелыми планами в отношении любых перспективных проектов, и пилотируемый космический корабль не является исключением. Сначала Dragon V2 предполагается использовать только для отправки людей на МКС. Также возможно использование такого корабля в самостоятельных орбитальных миссиях продолжительностью до нескольких суток. В отдаленном будущем планируется отправить корабль к Луне. Более того, с его помощью хотят организовать новый «маршрут» космического туризма: аппараты с пассажирами на коммерческой основе будут совершать облет Луны. Впрочем, это все пока является делом отдаленного будущего, а сам корабль еще даже не успел пройти все необходимые испытания.

При средних размерах корабль Dragon V2 имеет герметичный отсек объемом 10 куб.м и 14-кубовый отсек без герметизации. По данным компании-разработчика, он сможет доставлять на МКС чуть более 3,3 т груза и возвращать на Землю 2,5 т. В пилотируемой конфигурации в кабине предлагается устанавливать семь кресел-ложементов. Таким образом, новы «Дракон» сможет, как минимум, не уступать конкурентам по характеристикам грузоподъемности. Преимущества экономического характера предлагается получить за счет многоразового использования.

Космический корабль Индии

Вместе со странами-лидерами космической отрасли свои варианты пилотируемых космических кораблей пытаются создать и другие государства. Так, в ближайшем будущем может состояться первый полет перспективного индийского корабля с космонавтами на борту. Индийская организация космических исследований (ISRO) с 2006 года работает над собственным проектом корабля, и уже выполнила часть требуемых работ. По неким причинам, этот проект еще не получил полноценного обозначения и пока известен как «космический аппарат от ISRO».

Перспективный индийский корабль и его носитель. Рисунок Timesofindia.indiatimes.com

Согласно известным данным, новый проект ISRO предусматривает строительство сравнительно простого, компактного и легкого пилотируемого аппарата, похожего на первые корабли зарубежных стран. В частности, имеется определенное сходство с американской техникой семейства Mercury. Часть проектных работ была завершена еще несколько лет назад, и 18 декабря 2014 года состоялся первый запуск корабля с балластным грузом. Когда новый корабль доставит на орбиту первых космонавтов – неизвестно. Сроки этого события несколько раз смещались, и пока данные на этот счет отсутствуют.

Проект ISRO предлагает строительство капсулы массой не более 3,7 т с внутренним объемом в несколько кубических метров. С ее помощью планируется доставлять на орбиту трех космонавтов. Заявлена автономность на уровне недели. Первые миссии корабля будут связаны с нахождением на орбите, маневрированием и т.д. В дальнейшем индийские ученые планируют парные запуски со встречей и стыковкой кораблей. Впрочем, до этого пока еще далеко.

После освоения полетов на околоземную орбиту Индийская организация космических исследований предполагает создать несколько новых проектов. В планах создание многоразового корабля нового поколения, а также пилотируемые полеты к Луне, которые, вероятно, будут выполняться при сотрудничестве с зарубежными коллегами.

Проекты и перспективы

Перспективные пилотируемые космические корабли сейчас создаются в нескольких странах. При этом речь идет о разных предпосылках к появлению новых кораблей. Так, Индия намерена разработать первый собственный проект, Россия собирается заменить имеющиеся «Союзы», а Соединенные Штаты нуждаются в отечественных кораблях с возможностью перевозки людей. В последнем случае проблема проявляется так ярко, что NASA вынуждено разрабатывать или сопровождать сразу несколько проектов перспективной космической техники.

Несмотря на разные предпосылки к созданию, перспективные проекты почти всегда имеют схожие цели. Все космические державы собираются поставить в эксплуатацию новые собственные пилотируемые корабли, пригодные, как минимум, для орбитальных полетов. Одновременно с этим большая часть нынешних проектов создается с учетом достижения новых целей. После тех или иных доработок некоторые из новых кораблей должны будут выйти за пределы орбиты и отправиться, как минимум, к Луне.

Любопытно, что большая часть первых запусков новой техники запланирована на один и тот же период. С конца текущего десятилетия и до середины двадцатых годов сразу несколько стран намерены проверить на практике свои новейшие разработки. В случае получения желаемых результатов космическая отрасль заметно изменится к концу следующего десятилетия. Кроме того, благодаря предусмотрительности разработчиков новой техники, космонавтика получит возможность не только работать на орбите Земли, но и совершать полеты к Луне или даже готовиться к более смелым миссиям.

Перспективные проекты пилотируемых космических кораблей, создаваемых в разных странах, еще не успели дойти до стадии полноценных испытаний и полетов с экипажем на борту. Тем не менее, уже в этом году состоится несколько таких запусков, и в будущем такие полеты продолжатся. Развитие космической отрасли продолжается и дает желаемые результаты.

По материалам сайтов:
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://energia.ru/
http://space.com/
https://roscosmos.ru/
https://nasa.gov/
http://boeing.com/
http://spacex.com/
http://hindustantimes.com/

Тип: обитаемая капсула Создатель: Space Exploration Technologies / Элон Маск
Дата запуска: 2015 год
Предназначение: рейсы на орбиту (до МКС)
Шансы на успех: весьма приличные

Путь к пилотируемой капсуле

Усовершенствованный интерьер

Более широкие иллюминаторы

Dream Chaser — Потомок космического челнока

Тип: космический самолет с запуском при помощи ракеты-носителя Создатель: Sierra Nevada Space Systems
Планируемый запуск на орбиту: 2017 год
Предназначение: орбитальные полеты
Шансы на успех: хорошие

Суборбитальные полеты аппарата назначены на 2015 год, а на орбиту он будет выведен на два года позже.

Как там внутри?

На этом аппарате в космос могут отправиться сразу семь человек. Корабль стартует на верхушке ракеты.

New Shepard — Секретный корабль от Amazon

Тип: обитаемая капсула Создатель: Blue Origin / Джефф Безос
Дата запуска: неизвестна
Шансы на успех: неплохие

Система состоит из двух частей.

Ракета-носитель поднимает аппарат со стартового стола.

SpaceShipTwo — Пионер в туристическом бизнесе

Тип: космический корабль, запускаемый в воздухе с самолета-носителя Создатель: Virgin Galactic /
Ричард Брэнсон
Дата запуска: намечено на 2014 год
Предназначение: суборбитальные полеты
Шансы на успех: очень хорошие

Inspiration Mars — Поцелуй над Красной планетой

Тип: межпланетный транспорт Создатель: Фонд Inspiration Mars / Деннис Тито
Дата запуска: 2018 год
Предназначение: полет на Марс
Шансы на успех: сомнительные

Тип: космический самолет, способный взлетать самостоятельно Создатель: XCOR Aerospace
Дата планируемого запуска: 2014 год
Предназначение: суборбитальные полеты
Шансы на успех: вполне приличные

Взлет: космический самолет разгоняется по взлетной полосе.

Подъем: достигнув скорости 2,9 Маха, он круто набирает высоту.

Возвращение в плотные слои атмосферы и посадка.

Аппарат постепенно сбрасывает скорость, нарезая круги по нисходящей спирали.

Orion — Пассажирская капсула для большой компании

Тип: обитаемый корабль повышенного объема для межзвездных перелетов
Создатель: NASA / Конгресс США
Дата запуска: 2021–2025 годы

Когда человек ступит на астероид?

Запуск: Orion с экипажем из четырех человек взлетит с мыса Канаверал, штат Флорида.

Солнечная система уже давно не представляет особого интереса для фантастов. Но, что удивительно, и у некоторых ученых наши «родные» планеты не вызывают особого вдохновения, хотя они еще практически не исследованы.

Едва прорубив окно в космос, человечество рвется в неведомые дали, причем уже не только в мечтах, как раньше.
Еще Сергей Королев обещал в скором времени полеты в космос «по профсоюзной путевке», но этой фразе уже полвека, а космическая одиссея по-прежнему удел избранных - слишком дорогое удовольствие. Однако же два года назад HACA запустило грандиозный проект 100 Year Starship, который предполагает поэтапное и многолетнее создание научного и технического фундамента для космических полетов.

Эта беспрецедентная программа должна привлечь ученых, инженеров и энтузиастов со всего мира. Если все увенчается успехом, уже через 100 лет человечество будет способно построить межзвездный корабль, а по Солнечной системе мы будем перемещаться, как на трамваях.

Так какие же проблемы нужно решить, чтобы звездные полеты стали реальностью?

ВРЕМЯ И СКОРОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫ

Звездоплавание автоматических аппаратов кажется некоторым ученым почти решенной задачей, как это ни странно. И это при том, что совершенно нет никакого смысла запускать автоматы к звездам с нынешними черепашьими скоростями (примерно 17 км/с) и прочим примитивным (для таких неведомых дорог) оснащением.

Сейчас за пределы Солнечной системы ушли американские космические аппараты «Пионер-10» и «Вояджер-1», связи с ними уже нет. «Пионер-10» движется в сторону звезды Альдебаран. Если с ним ничего не случится, он достигнет окрестностей этой звезды... через 2 миллиона лет. Точно так же ползут по просторам Вселенной и другие аппараты.

Итак, независимо от того, обитаем корабль или нет, для полета к звездам ему нужна высокая скорость, близкая к скорости света. Впрочем, это поможет решить проблему полета только к самым близким звездам.

«Даже если бы мы умудрились построить звездный корабль, который сможет летать со скоростью, близкой к скорости света, - писал К. Феоктистов, - время путешествий только по нашей Галактике будет исчисляться тысячелетиями и десятками тысячелетий, так как диаметр ее составляет около 100 000 световых лет. Но на Земле-то за это время пройдет намного больше».

Согласно теории относительности, ход времени в двух движущихся одна относительно другой системах различен. Так как на больших расстояниях корабль успеет развить скорость очень близкую к скорости света, разница во времени на Земле и на корабле будет особенно велика.

Предполагается, что первой целью межзвездных полетов станет альфа Центавра (система из трех звезд) - наиболее близкая к нам. Со скоростью света туда можно долететь за 4,5 года, на Земле за это время пройдет лет десять. Но чем больше расстояние, тем сильней разница во времени.

Помните знаменитую «Туманность Андромеды» Ивана Ефремова? Там полет измеряется годами, причем земными. Красивая сказка, ничего не скажешь. Однако эта вожделенная туманность (точнее, галактика Андромеды) находится от нас на расстоянии 2,5 миллиона световых лет.

По некоторым расчетам, путешествие займет у космонавтов более 60 лет (по звездолетным часам), но на Земле-то пройдет целая эра. Как встретят космических «неадертальцев» их далекие потомки? Да и будет ли жива Земля вообще? То есть возвращение в принципе бессмысленно. Впрочем, как и сам полет: надо помнить, что мы видим галактику туманность Андромеды такой, какой она была 2,5 млн лет назад - столько идет до нас ее свет. Какой смысл лететь к неизвестной цели, которой, может, уже давно и не существует, во всяком случае, в прежнем виде и на старом месте?

Значит, даже полеты со скоростью света обоснованны только до относительно близких звезд. Однако аппараты, летящие со скоростью света, живут пока лишь в теории, которая напоминает фантастику, правда, научную.

КОРАБЛЬ РАЗМЕРОМ С ПЛАНЕТУ

Естественно, в первую очередь ученым пришла мысль использовать в двигателе корабля наиболее эффективную термоядерную реакцию - как уже частично освоенную (в военных целях). Однако для путешествия в оба конца со скоростью, близкой к световой, даже при идеальной конструкции системы, требуется отношение начальной массы к конечной не менее чем 10 в тридцатой степени. То есть звездолет будет походить на огромный состав с топливом величиной с маленькую планету. Запустить такую махину в космос с Земли невозможно. Да и собрать на орбите - тоже, недаром ученые не обсуждают этот вариант.

Весьма популярна идея фотонного двигателя, использующего принцип аннигиляции материи.

Аннигиляция - это превращение частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. Наиболее изучена аннигиляция электрона и позитрона, порождающая фотоны, энергия которых и будет двигать звездолет. Расчеты американских физиков Ронана Кина и Вей-мин Чжана показывают, что на основе современных технологий возможно создание аннигиляционного двигателя, способного разогнать космический корабль до 70% от скорости света.

Однако дальше начинаются сплошные проблемы. К сожалению, применить антивещество в качестве ракетного топлива очень непросто. Во время аннигиляции происходят вспышки мощнейшего гамма-излучения, губительного для космонавтов. Кроме того, контакт позитронного топлива с кораблем чреват фатальным взрывом. Наконец, пока еще нет технологий для получения достаточного количества антивещества и его длительного хранения: например, атом антиводорода «живет» сейчас менее 20 минут, а производство миллиграмма позитронов обходится в 25 миллионов долларов.

Но, предположим, со временем эти проблемы удастся разрешить. Однако топлива все равно понадобится очень-очень много, и стартовая масса фотонного звездолета будет сравнима с массой Луны (по оценке Константина Феоктистова).

ПОРВАЛИ ПАРУС!

Наиболее популярным и реалистичным звездолетом на сегодняшний день считается солнечный парусник, идея которого принадлежит советскому ученому Фридриху Цандеру.

Солнечный (световой, фотонный) парус - это приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.
В 1985 году американским физиком Робертом Форвардом была предложена конструкция межзвездного зонда, разгоняемого энергией микроволнового излучения. Проектом предусматривалось, что зонд достигнет ближайших звезд за 21 год.

На XXXVI Международном астрономическом конгрессе был предложен проект лазерного звездолета, движение которого обеспечивается энергией лазеров оптического диапазона, расположенных на орбите вокруг Меркурия. По расчетам, путь звездолета этой конструкции до звезды эпсилон Эридана (10,8 световых лет) и обратно занял бы 51 год.

«Маловероятно, что по данным, полученным в путешествиях по нашей Солнечной системе, мы сможем существенно продвинуться вперед в понимании мира, в котором мы живем. Естественно, мысль обращается к звездам. Ведь раньше подразумевалось, что полеты около Земли, полеты к другим планетам нашей Солнечной системы не являются конечной целью. Проложить дорогу к звездам представлялось главной задачей».
Эти слова принадлежат не фантасту, а конструктору космических кораблей и космонавту Константину Феоктистову. По мнению ученого, ничего особо нового в Солнечной системе уже не обнаружится. И это при том, что человек пока долетел только до Луны...

Однако за пределами Солнечной системы давление солнечного света приблизится к нулю. Поэтому существует проект разгона солнечного парусника лазерными установками с какого-нибудь астероида.

Все это пока теория, однако первые шаги уже делаются.

В 1993 году на российском корабле «Прогресс М-15» в рамках роекта «Знамя-2» был впервые развернут солнечный парус 20-метровой ширины. При стыковке «Прогресса» со станцией «Мир» ее экипаж установил на борту «Прогресса» агрегат развертывания отражателя. В итоге отражатель создал яркое пятно 5 км в ширину, которое прошло через Европу в Россию со скоростью 8 км/с. Пятно света имело светимость, примерно эквивалентную полной Луне.

Итак, преимущество солнечного парусника - отсутствие топлива на борту, недостатки - уязвимость конструкции паруса: по сути, это тонкая фольга, натянутая на каркас. Где гарантия, что по дороге парус не получит пробоин от космических частиц?

Парусный вариант может подойти для запуска автоматических зондов, станций и грузовых кораблей, но непригоден для пилотируемых полетов с возвратом. Существуют и другие проекты звездолетов, однако они, так или иначе, напоминают вышеперечисленные (с такими же масштабными проблемами).

СЮРПРИЗЫ В МЕЖЗВЕЗДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Думается, путешественников во Вселенной поджидает множество сюрпризов. К примеру, едва высунувшись за пределы Солнечной системы, американский аппарат «Пионер-10» начал испытывать силу неизвестного происхождения, вызывающую слабое торможение. Высказывалось много предположений, вплоть до о неизвестных пока эффектах инерции или даже времени. Однозначного объяснения этому феномену до сих пор нет, рассматриваются самые различные гипотезы: от простых технических (например, реактивная сила от утечки газа в аппарате) до введения новых физических законов.

Другой аппарат, «Вояд-жер-1», зафиксировал на границе Солнечной системы область с сильным магнитным полем. В нем давление заряженных частиц со стороны межзвездного пространства заставляет поле, создаваемое Солнцем, уплотняться. Также аппарат зарегистрировал:

рост количества высокоэнергетических электронов (примерно в 100 раз), которые проникают в Солнечную систему из межзвездного пространства;
резкий рост уровня галактических космических лучей - высокоэнергетических заряженных частиц межзвездного происхождения.

И это только капля в море! Впрочем, и того, что сегодня известно о межзвездном океане, достаточно, чтобы поставить под сомнение саму возможность бороздить просторы Вселенной.

Пространство между звездами не пустое. Везде есть остатки газа, пыли, частицы. При попытке движения со скоростью, близкой к скорости света, каждый столкнувшийся с кораблем атом будет подобен частице космических лучей большой энергии. Уровень жесткой радиации при такой бомбардировке недопустимо повысится даже при полетах к ближайшим звездам.

А механическое воздействие частиц при таких скоростях уподобится разрывным пулям. По некоторым расчетам, каждый сантиметр защитного экрана звездолета будет непрерывно обстреливаться с частотой 12 выстрелов в минуту. Ясно, что никакой экран не выдержит такого воздействия на протяжении нескольких лет полета. Или должен будет иметь неприемлемую толщину (десятки и сотни метров) и массу (сотни тысяч тонн).

Собственно, тогда звездолет будет состоять в основном из этого экрана и топлива, которого потребуется несколько миллионов тонн. В силу этих обстоятельств полеты на таких скоростях невозможны, тем паче, что по дороге можно нарваться не только на пыль, но и на что-то покрупнее, или попасть в ловушку неизвестного гравитационного поля. И тогда гибель опять-таки неминуема. Таким образом, если и удастся разогнать звездолет до субсветовой скорости, то до конечной цели он не долетит - слишком много препятствий встретится ему на пути. Поэтому межзвездные перелеты могут осуществляться лишь с существенно меньшими скоростями. Но тогда фактор времени делает эти полеты бессмысленными.

Получается, что решить проблему транспортировки материальных тел на галактические расстояния со скоростями, близкими к скорости света, нельзя. Бессмысленно ломиться через пространство и время с помощью механической конструкции.

КРОТОВАЯ НОРА

Фантасты, стараясь побороть неумолимое время, сочинили, как «прогрызать дырки» в пространстве (и времени) и «сворачивать» его. Придумали разнообразные гиперпространственные скачки от одной точки пространства до другой, минуя промежуточные области. Теперь к фантастам присоединились ученые.

Физики принялись искать экстремальные состояния материи и экзотические лазейки во Вселенной, где можно передвигаться со сверхсветовой скоростью вопреки теории относительности Эйнштейна.

Так появилась идея кротовой норы. Эта нора осуществляет смычку двух частей Вселенной подобно прорубленному тоннелю, соединяющему два города, разделенные высокой горой. К сожалению, кротовые норы возможны только в абсолютном вакууме. В нашей Вселенной эти норки крайне неустойчивы: они попросту могут сколлапсировать до того, как туда попадет космический корабль.

Однако для создания стабильных кротовых нор можно использовать эффект, открытый голландцем Хендриком Казимиром. Он заключается во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых колебаний в вакууме. Оказывается, вакуум не совсем пуст, в нем происходят колебания гравитационного поля, в котором спонтанно возникают и исчезают частицы и микроскопические кротовые норы.

Остается только обнаружить одну из нор и растянуть ее, поместив между двумя сверхпроводящими шарами. Одно устье кротовой норы останется на Земле, другое космический корабль с околосветовой скоростью переместит к звезде - конечному объекту. То есть звездолет будет как бы пробивать тоннель. По достижении звездолетом пункта назначения кротовая нора откроется для реальных молниеносных межзвездных путешествий, продолжительность которых будет исчисляться минутами.

ПУЗЫРЬ ИСКРИВЛЕНИЯ

Сродни теории кротовых нор пузырь искривления. В 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре выполнил расчеты согласно уравнениям Эйнштейна и нашел теоретическую возможность волновой деформации пространственного континуума. При этом пространство будет сжиматься перед космическим кораблем и одновременно расширяться позади него. Звездолет как бы помещается в пузырь искривления, способный передвигаться с неограниченной скоростью. Гениальность идеи состоит в том, что космический корабль покоится в пузыре искривления, и законы теории относительности не нарушаются. Движется при этом сам пузырь искривления, локально искажающий пространство-время.

Несмотря на невозможность перемещаться быстрее света, ничто не препятствует перемещению пространства или распространению деформации пространства-времени быстрее света, что, как полагают, и происходило сразу после Большого взрыва при образовании Вселенной.

Все эти идей пока не укладываются в рамки современной науки, однако в 2012 году представители НАСА заявили о подготовке экспериментальной проверки теории доктора Алькубьерре. Как знать, может, и теория относительности Эйнштейна когда-нибудь станет частью новой глобальной теории. Ведь процесс познания бесконечен. А значит, однажды мы сможем прорваться чрез тернии к звездам.

Ирина ГРОМОВА