The directive I am signing today will refocus America’s space program on human exploration and discovery,” said President Trump. “It marks a first step in returning American astronauts to the Moon for the first time since 1972, for long-term exploration and use. This time, we will not only plant our flag and leave our footprints -- we will establish a foundation for an eventual mission to Mars, and perhaps someday, to many worlds beyond.
По правде говоря, заявлений официальных и частных лиц о полетах на Луну и Марс в последние годы было столько, что в этом информационном водопаде начали теряться даже специально отслеживающие эту тематику люди. Так что господин Трамп явно загнул со своим заявлением про "впервые с 1972 года". Если выстроить упрощенную хронологию "хотелок", то у США она выглядит примерно так:
1972 год — на Луне побывала последняя американская экспедиция ("Аполлон-17");
1989 год — NASA представило хорошо проработанный проект лунной базы Lunar Oasis. Ее оценочная стоимость в 2011 году была подсчитана как 550 миллиардов долларов. Деньги большие, но это лишь примерно стоимость 8-летней оккупации нищего Афганистана американской армией. То есть, ничего особенного.
2004 год — президент США Джордж Буш представил новую космическую доктрину Vision for Space Exploration. Согласно ей, американцы должны были вернуться на Луну к 2020 году, а затем полететь на Марс. Было объявлено также, что к 2010 году будет прекращена программа Space Shuttle (это было позитивно воспринято после трагической гибели челнока "Колумбия" в феврале 2003 года).
2005 год — принята программа Constellation (Созвездие). Согласно ей, США разработают пилотируемый корабль CEV (в 2006 году он получил название «Орион»), ракету-носитель сверхтяжёлого класса CaLV (Cargo Launch Vehicle, получила название «Арес-5»), лунный модуль LSAM (Lunar Surface Access Module, «Альтаир») и водородно-кислородный разгонный блок EDS (Earth Departure Stage), которому предстояло отправить связку Орион-Альтаир с околоземной орбиты к Луне.
Технически ничего сложного в этой схеме полета для американцев, уже побывавших на поверхности спутника Земли, не было. Ракета-носитель сверхтяжелого класса «Арес-5» доставляет на низкую околоземную орбиту (НОО) связку EDS-Альтаир. Затем ракета-носитель «Арес-1» запускала «Орион» к Луне (после стыковки). EDS отрабатывал положенное время и сбрасывался. Торможение для перехода на окололунную орбиту выполняется двигателем посадочной ступени «Альтаира». Затем следуют расстыковка, посадка, работа на Луне, взлёт (на взлётной ступени), стыковка с ожидавшим на орбите «Орионом» и переход в него. После чего следует отстрел взлётной ступени и старт к Земле. На орбите Земли происходит разделение модулей «Ориона» и вход в атмосферу со второй космической скоростью.
Однако, разработать все эти премудрые технические устройства американцы не смогли (можно почитать пару ехидных статей из "Техники-Молодежи" по этому поводу).
февраль 2010 года — по решению президента США Барака Обамы программа Constellation была свернута по причине "нехватки финансирования".
2011 год — NASA не сдалось и продолжило работы над созданием хотя бы ракеты-носителя тяжелого класса, которая получила название Space Launch System. Собственно, без ракеты-носителя такого класса бесполезны полеты на Луну или Марс (об этом ниже). На сегодняшний день этой ракеты до сих пор не существует, начаты только стендовые испытания ее двигателей. Согласно официальной информации, которая постоянно переносит все сроки, на конец 2017 года запуск пробного полета ракеты-носителя SLS-1/EM-1 был намечен не ранее 15 декабря 2019 года в беспилотном режиме, а в пилотируемом — на середину 2022 года.
Таким образом за последние 13 лет в области возврата на Луну сделано было мало что. Колонизация Луны выгядела логичной ступенькой в дальнейших полетах человека на Марс — предполагалось, что Луна станет базой для такой деятельности. Однако, космические позитивисты забежали резко вперед. Не имея ракеты-носителя сверхтяжелого класса, способной выводить на НОО от 70 до 100 тонн полезной нагрузки (наподобие "Сатурн-5"), ибо именно столько "весит" экспедиция до Луны, они начали нагружать доверчивую аудиторию громадьем планов.
2010 год — в США стартовал проект Mars One, целью которого является отправка колонистов в 20-е годы XXI века на Марс. Причем полет предусматривался в один конец (без возврата на Землю), но это никого не смутило. К 2013 году в "смертники" записались аж 200 тысяч человек!
2013 год — в США создается организация Inspiration Mars Foundation, целью которой заявлен полет на Марс в 2018 году.
2007-2011 годы — в России с участием Европейского космического агентства проводится эксперимент "Марс-500", в ходе которого шесть подопытных сапиенсов 519 дней сидели в заточении, имитируя условия полета к красной планете (подобных экспериментов предлагалась масса, в NASA продвигался еще более садистский проект — "100-летний космический корабль").
сентябрь 2016 года — любимец всех креаклов и глава SpaceX Илон Маск презентовал свой проект покорения Марса — Interplanetary Transport System. Для вящей радости наивной публики инженеры сварганили качественные видеоролики (из-за чего значительная часть распропагандированных овощей даже решила, что подобные технологи уже являются реальностью):
Еще раньше Маск планировал полет к Марсу в 2018 году на корабле Dragon V-2, а также честно предупредил, что в 20-е годы на красную планету полетят "смертники".
Таким образом, только в американском "сегменте" планов по освоению Марса и Луны за последние полтора десятка лет было навалом. Поэтому ничего принципиально нового стратегическая директива, подписанная Дональдом Трампом, не несет. Что касается РФ, то планы о создании лунной базы и полете к Марсу изрекались официальными лицами практически постоянно. Если им верить, то уже сейчас члены партии "Единая Россия" должны были бы агитировать за очередной срок Владимира Путина с поверхности нашего спутника (цитирую новости "завтрашнего дня" из 2006 года):
Российская база на Луне появится раньше, чем на соседнем небесном теле высадятся американские астронавты. "Постоянную станцию на Луне мы планируем создать уже к 2015 году, а с 2020 года может начаться промышленная добыча на спутнике Земли редкого изотопа - гелия-3" - сообщил Николай Севастьянов, глава РКК "Энергия".
Получилось как и всегда. Но если Луну РФ атаковала в основном вербально, то вот попытка отправить космический аппарат "Фобос-Грунт" в ноябре 2011 года к Марсу (точнее, спутнику Марса) позорно провалилась. Аппарат стоимостью почти 200 миллионов долларов сгорел в плотных слоях земной атмосферы, унеся в небытие тайну, что же он из себя представлял (по слухам — якобы пустое жестяное ведро, ибо весь бюджет был зверски попилен). В конце 2015 года российский Роскосмос окончательно отказался от любых попыток полететь на Луну и тем более на Марс. Существующая до сих пор в инерционном режиме в РФ "лунная деятельность" приняла привычный характер криминальных отчетов. Например, как дело о хищениях 500 миллионов рублей, выделенных РКК «Энергия» Центру тренажеростроения и подготовки персонала (ЦТиПП):
Данные средства предназначались на разработку и выпуск инновационных комплексов подготовки космонавтов, в том числе для их внекорабельной деятельности на околоземной орбите в открытом космосе и перспективной напланетной работе на поверхностях Луны, Марса и астероидов.
Некосмическая эра человечества
Но это все ерунда по сравнению с тем скучным фактом, что человечество в настоящий космос еще так и не вышло. Если спуститься с марсианско-лунных высот на Землю, то пока "белковая" космонавтика не ушла за пределы низких околоземных орбит. Тут надо разобраться, что такое космос, где кончается земная атмосфера и где заканчивается околоземное пространство. Напомню, верхней границей атмосферы Земли ученые считают сейчас несколько показателей:
1. Старая официальная граница космоса и атмосферы (была принята в США) — 80 километров над уровнем моря Земли;
2. "Линия Кармана" — 100 километров над уровнем моря Земли;
3. Современная граница NASA — 118-122 километров над уровнем моря;
4. Граница начала сгорания быстрых метеоритов и болидов — 135 километров;
5. Нижняя граница более-менее стабильных НОО (низких околоземных орбит) — 160 километров (максимальная — до 2000 километров). Первыми до этих высот добрались немцы при Гитлере — в 1944 году они запустили ракету V-2 (Vergeltungswaffe) на высоту 188 километров (если бы им не помешали в 1945 году, страшно представить, чем бы сейчас гордились поклонники СССР);
6. Слой Эплтона (ионосфера) — 320 километров над уровнем моря.
Далее на расстоянии 500 километров от уровня моря начинается первый радиационный щит Земли — внутренний пояс Ван-Аллена (его максимальная нижняя граница уходит за 1300, а высшая граница доходит до 4000 километров над поверхностью нашей пленыт). Второй (внешний) пояс Ван-Аллена начинается на высоте от 17 тысяч километров от уровня моря Земли.
Эти радиационные пояса Земли были открыты еще в 50-е годы прошлого века, но лишь в 2012 году NASA отправило два зонда для исследования этих областей — Radiation Belt Storm Probes. То есть, уровень представления "земной" науки об этих поясах вплоть до недавнего времени был весьма приблизительный. Большинство астрофизиков согласны с тем, что долгое пребывание человека (тут вопрос в том, что такое "долгое") в этих областях может быть опасным для здоровья. Но точных практических исследований на эту тему пока нет по объективным причинам. Поднимаемся выше:
— 35 786 километров от уровня моря — это геостационарная орбита;
— 90-100 тысяч километров от уровня моря Земли — это верхняя граница геокороны нашей планеты, ее экзосферы. Она и принимает на себя первой удар заряженных частиц от Солнца и в случае мощных выбросов "сжимается" до 60 тысяч километров от уровня моря Земли.
Таким образом, наша Земля и наша цивилизация, соответственно, от космоса прикрыты гигантской системой из нескольких "щитов", имеющих в "толщину" несколько десятков тысяч километров. Поэтому правильнее и логичнее называть "космос" на высотах от 80-100 до 500-1300 километров над уровнем моря (до первого радиационного пояса Ван Аллена) околоземным пространством. Это не открытый космос. Это как если сравнить тихий аквариум и бурную реку — и там, и там вода, но среда принципиально разная.
Теперь о том, как выглядит современная "белковая космонавтика", если не вспоминать об успешных полетах американцев на Луну. Верхняя точка траектории полета Юрия Гагарина в 1961 году составил около 300-320 километров над уровнем моря. Эллиптическая орбита современной МКС таже находится ниже уровня нижней границы первого пояса Ван Аллена — ее апогей составляет максимально около 400-420 километров. То есть, человечество все последние 50 лет сидит под защитой мощных радиационных щитов нашей планеты и не показывает носа "наружу". Конечно, это не касается искусственных космических аппаратов.
Искусственные спутники запускаются на геостационарные орбиты и высокие околоземные орбиты (до 40-50 и 100-120 тысяч километров в апогее эллиптических орбит). При этом некоторые "спутники" становятся уже полноценными межпланетными аппаратами — как, например, запущенная в 1997 году лаборатория NASA по исследованию Солнца Advanced Composition Explorer (ACE). Апогей ее эллиптической орбиты достигает 1,25 миллиона километров (!), а перигей — около 180 километров (срок обращения — порядка 2 земных месяца).
Теперь самые важные вопросы. Что происходит за пределами магнитосферы Земли и ее защитных поясов? Насколько опасно излучение Солнца для людей в открытом космосе? Что им делать в случае мощного выброса частиц с нашей звезды? Эти вопросы весьма актуальны, но четких и однозначных ответов на них нет. Полеты американцев на Луну с одной стороны доказывают, что бояться как бы нет причин. С другой — человечество, как ни странно, технически не в состоянии повторить эти полеты полувековой давности!
На чем лететь?
Обильная болтовня чиновников NASA, Роскосмоса, политиков, энтузиастов и бизнесменов о полетах на Луну и Марс не идет дальше одного унылого и скучного факта. А именно: для вывода любой экспедиции со дна земного гравитационного колодца на НОО (низкую околоземную орбиту) необходима ракета-носитель сверхтяжелого класса, способная поднять до 70-100 тонн груза на эту высоту. 60-70 тонн — это минимальный вес такой экспедиции. Такой ракеты у нашей цивилизации до сих пор нет. Самая "мощная" современная существующая ракета-носитель способна доставить на НОО лишь менее 30 тонн полезного груза.
Американская ракета Delta IV в комплектации Heavy максимально может забросить на НОО до 29 тонн, при этом стоимость ее запуска составляет солидные 400 миллионов долларов (поэтому ее используют обычно в целях Пентагона). Остальные существующие ракеты еще "слабее": американский Falcon 9 и российский Протон-М выводят до 23 тонн максимально, европейский Ариан-5 ES — до 21 тонны, китайский носитель Чанчжэн-5 в своей самой "тяжелой" версии теоретически сможет доставить на НОО до 25 тонн (но он еще не летал). Грузоподъемности этих носителей недостаточно для полетов на Луну, не говоря уже об экспедиции на Марс. Проще говоря, лететь не на чем.
Однако, не все так плохо. Ракеты-носители сверхтяжелого класса на Земле все же разрабатываются. Это уже упоминавшаяся выше ракета-носитель Space Launch System от корпорации Boeing, которая разрабатывается с 2006 (2011) года. Она сможет выводить до 130 тонн груза на НОО, но первый полет пока запланирован на самый конец 2019 года. Далее идет ракета-носитель Falcon Heavy корпорации Илона Маска SpaceX, способная выводить на НОО до 64 тонн полезного груза. О ее разработке впервые было заявлено в 2011 году. Сроки ее первого испытательного полета постоянно переносятся уже с 2013 года, а в конце 2016 года назывался конец 2017 года или первый квартал 2018 года.
Российские ракеты-носители семейства "Ангара-А5", способные выводить на НОО более 25 тонн, кажется, уже не будут построены, поэтому к срокам их испытательных полетов в 2021 или 2025 годах следует относиться прохладно. Впрочем, грузоподъемности этих ракет все равно недостаточно для полетов на Луну и Марс. Более мощные сверхтяжелые российские ракеты-носители Энергия-3В/Энергия-5В/Энергия-6 или их китайский аналог Чанчжэн-9, рассчитанные на вывод на орбиту до 100-130 тонн полезной нагрузки, пока существуют только на бумаге.
Таким образом, если не считать еще пары-тройки "бумажных" американских проектов (Vulcan и New Glenn от компании Blue Origin), то на нашей планете есть лишь два более-менее реалистичных проекта создания сверхтяжелых ракет-носителей (способных отправить экспедиции на Марс и Луну): Space Launch System и Falcon Heavy. Говорить про их коммерческую привлекательность не берется никто (стоимость одного запуска подобных систем оценивается от 400-500 миллионов долларов и до 1-1,2 миллиарда долларов), а вопрос их технической надежности пока открыт. Все это выглядит довольно странно в свете истории XX века, когда США за полтора десятка лет при меньших технических возможностях умудрились поставить на поток производство ракет-носителей сверхтяжелого класса семейства "Сатурн".
В 60-х годах прошлого века США сумели всего за 5 лет создать и отправить в тестовый полет уникальную ракету-носитель сверхтяжелого класса "Сатурн-5" (1962-1967 годы), а всего за 7 лет сумели с ее помощью достичь Луны (1962-1969). Правда, разработка двигателей F-1 была начата еще в 1953 году. Всего США изготовили за короткий срок 15 таких уникальных ракет-носителей, 13 из которых летали в космос в 1967-1973 годах! Помимо этого, в 1961-1965 годах США произвели и запустили в космос 10 ракет-носителей "Сатурн-1", а в 1966-1975 годах - совершили еще 9 запусков ракет-носителей "Сатурн-1Б". Если подводить баланс, то всего в США в 1961-1975 годах было изготовлено практически поточным методом 36 уникальных ракет-носителей сверхтяжелого класса, из которых 32 побывали в космосе. Еще 2 ракеты Сатурн-1Б были не достроены.
А теперь сравните эти данные с унылым графиком разработки корпорацией Boeing Space Launch System, которая длится уже полтора десятка лет (на сегодняшний момент, вот ведь достижение, уже готовы топливные баки). Никаких разумных объяснений тому, почему США вдруг утратили технологии строительства ракет-носителей сверхтяжелого класса и им приходится по сути начинать все сначала, я не видел. В ход идут немного наивные, но реалистичные объяснения о потере технической документации, которая, оказывается, централизованно нигде не хранилась. Такая вот печальная история серийно выпускавшегося носителя и его двигателей (производитель двигателей F-1 корпорация Rocketdyne входила одно время в состав Boeing и сейчас является частью Aerojet Rocketdyne). При этом в прошлом десятилетии NASA пресекало досужие разговоры о потерях, заявив, что все "микрофильмировано".
Так что, почему США не хотят или не могут восстановить и улучшить свои уже наработанные технологии, академический вопрос. Хуже будет, если в ближайшие 3-5 лет вдруг выяснится, что ни SLS, ни Falcon Heavy никуда не полетят и вообще окажутся не готовы. Тогда антиревизионистам останется лишь сетовать на то, что США не прибегли к помощи такой великой космической державы, как Украина. Ее представители уже неоднократно заявляли, что готовы взять на буксир отстающих американцев и европейцев, и вывести их в межпланетное пространство:
Космическая отрасль Украины обладает полным комплексом технологий для обеспечения длительных космических экспедиций по освоению тел Солнечной системы. Поэтому государство может занять лидирующие позиции в организации полетов на Луну. Об этом заявил гендиректор Конструкторского бюро "Южное" Александр Дегтярев, сообщает "Укринформ".