На 2030 год запланирована первая миссия российского транспортно-энергетического модуля (ТЭМ, ядерный буксир) "Зевс", который будет использоваться для полетов в дальний космос. В настоящий момент КБ "Арсенал" по контракту с Роскосмосом ведет разработку аванпроекта по созданию орбитального космического комплекса с ТЭМ. Предполагается, что первая миссия ядерного буксира продлится около 70 месяцев. Она начнется с запуска ТЭМ на радиационно безопасную орбиту Земли, потом, после формирования орбитального комплекса, аппарат подлетит к Луне, совершит гравитационный маневр у Венеры и направится в сторону Юпитера и его спутников.
О том, какую научную программу для аппарата прорабатывают российские ученые, в интервью ТАСС рассказал директор Института космических исследований РАН Анатолий Петрукович.
Большой спутник
Исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке Александр Блошенко сообщал ТАСС, что по конструкции космический буксир будет представлять собой транспортно-энергетический модуль с открытой архитектурой. Его главными особенностями являются способность автономно вырабатывать энергию за счет ядерного реактора мегаваттного класса в течение длительного времени, а также возможность транспортировки различных полезных нагрузок.
Предполагается, что на орбите буксир состыкуется с модулем полезной нагрузки и начнет осуществлять миссию. Выводиться они будут при помощи тяжелых ракет-носителей "Ангара-А5М". Как рассказал ТАСС Петрукович, по сути модуль полезной нагрузки — это полноценный большой модуль с разнообразной аппаратурой и электрореактивной двигательной установкой. "Это космический аппарат с научной аппаратурой, бортовым запоминающим устройством, радиопередатчиком и радиоприемником, двигателями. Только электроэнергию он получает от буксира", — сказал он.
Дорога с двусторонним движением
Сейчас российские ученые работают в кооперации с КБ "Арсенал", прорабатывая научную программу. "Пока мы точно не определили конфигурацию всей миссии, поэтому не можем формулировать цели однозначно. Но мы рассматриваем потенциальный спектр возможностей, которые могут быть реализованы с помощью него", — пояснил Петрукович.
Конфигурация проекта, предположил он, будет понятна в ходе выполнения аванпроекта. В настоящий момент идет увязка технических возможностей аппарата с пожеланиями ученых о том, с какой стороны и с какой скоростью нужно и возможно подлететь к небесному телу, какое научное оборудование будет на борту. "Проектирование на этой стадии — это дорога с двусторонним движением: мы не просто сообщаем, куда полететь, а оптимизируем и технические параметры, и возможные научные задачи, чтобы обеспечить оптимальность и успешность всего проекта", — добавил директор ИКИ.
Ученые стараются определять научные задачи исходя из тех возможностей ядерного буксира, которых нет у других аппаратов.
Заявленная мощность в десятки раз выше максимальной мощности, которую мы можем получить на борту обычного аппарата, даже космической станции. Поэтому возможны эксперименты, которые требуют большой энергетики
В качестве примера эксперт привел наблюдение за Луной с помощью радаров. "Одна из возможных задач — съемка поверхности Луны с помощью радаров по принципу работы радиолокационных спутников на околоземной орбите. Сейчас такой вариант рассматривается", — отметил он.
Астероид, подвинься!
Одной из самых масштабных задач для ядерного буксира может стать попытка поиграть в "бильярд" астероидами. Сейчас у человечества нет полноценной защиты от возможного столкновения Земли с опасным небесным телом. Полным ходом развивается международная программа по каталогизации всех астероидов, потенциально угрожающих нашей планете. В настоящий момент реально угрожающих астероидов не найдено.
"Каждые несколько миллионов лет что-то падает на Землю, это мы видим по остаткам кратеров на Земле. Если такой астероид появляется и мы за несколько десятков лет узнаем, что он опасен, то можно на него подействовать и, условно говоря, "чуть-чуть подвинуть". Пусть он дальше кружится по своей орбите, но через несколько десятков лет он уже пройдет мимо Земли. Возможна и другая задача — помочь астероиду "зацепиться" за Землю, перейдя с межпланетной на околоземную орбиту. Это может быть интересным для освоения космических ресурсов в будущем", — рассказал эксперт.
По его словам, воздействовать на астероид можно несколькими способами. Во-первых, ученые могут посмотреть, насколько взаимодействие астероида с тяжелым буксиром как двух небесных тел будет влиять на траекторию первого, изменится ли она.
Есть способы активного воздействия, но с ними сложнее. Есть простые теории, что часть астероида надо покрасить в черный цвет, тогда воздействие солнечного света будет другим. Если астероид, условно говоря, белый, он будет часть света отражать, если черный, то практически весь свет поглощать. В результате силы, действующие на астероид, немного изменяются, что может помочь чуть-чуть изменить траекторию
Однако наиболее многообещающим является метод воздействия на астероид мощным лазером, считают ученые. "Лазер испаряет часть вещества астероида, эта струя создает реактивную тягу, и направление движения астероида немного изменяется. Именно здесь и может пригодиться уникальная мощность ядерного буксира", — убежден Петрукович.
Такие варианты применимы по отношению к небольшим астероидам. Однако это может помочь воздействовать и на более крупные астероиды. "Есть такое понятие космического бильярда. Чтобы убрать большой астероид, вы сначала двигаете маленький, и он потом сталкивается с большим, который сдвигается из-за этого удара", — добавил он.
Океан под коркой льда
Большие надежды ученых связаны с изучением Юпитера и его спутников с помощью ядерного буксира. В настоящий момент космические аппараты в этой части Солнечной системы оснащены очень большими солнечными панелями, потому что их мощность вдали от Солнца снижается. Ядерная энергетика здесь может помочь решить программу радикально.
"Мы рассматриваем возможность расширенной программы исследований системы Юпитера с помощью научного оборудования, которое устанавливается на ядерном буксире, в том числе отделяемых зондах, которые могли бы совершить посадку на одном из спутников Юпитера или провести анализ атмосферы Юпитера методом камикадзе — однократного падения на планету", — рассказал Петрукович.
Провести научные исследования пока можно не у всех спутников Юпитера. В частности, вблизи планеты очень опасно из-за радиационных поясов. Как подчеркнул ученый, там измерения проводить нежелательно, в лучшем случае можно очень быстро пролететь это место в полувыключенном состоянии. С точки зрения науки наибольший интерес представляют спутники Европа, Каллисто и Ганимед.
Считается, что под толстым слоем льда на поверхности Европы существует теплый жидкий океан, а это значит, что есть вода и тепло. Примитивные органические вещества в космосе всегда есть. Поэтому есть теория, что спутники Юпитера — это потенциальное место для возникновения примитивной жизни, альтернативной земной
По словам директора института, наземные телескопы позволяют увидеть выбросы гейзеров: через трещины во льду выплескивается жидкость, после чего в космическом пространстве образуется газообразное облако. "Было бы интересно вблизи изучить это облако, есть ли там свежая органика, доставленная с глубины этих океанов", — предположил ученый, пояснив, что пробурить лед до океана не получится, потому что речь идет о десятках километров. "При этом "небольшая бурилка" на борту отделяемого аппарата все же будет полезной, чтобы уйти глубже верхнего слоя, который постоянно подвергается действию космической радиации", — добавил он.
Однако, по мнению Петруковича, чтобы исследовать Юпитер и его естественные спутники, потребуются большие аппараты.
"Большая наука требует достаточно больших спутников. Как только мы переходим к сверхмалым аппаратам, мы сразу теряем качество научных измерений по большинству задач. Хотелось бы получить результаты, которые бы оправдали затраты. Космический буксир — это аппарат на перспективу, и наука здесь — просто демонстратор возможностей, она должна быть яркой", — подчеркнул директор ИКИ.
На "минутку" к Венере
При проектировании ядерного буксира рассматриваются несколько траекторий полета к Юпитеру. Один из вариантов предполагает гравитационный маневр у Венеры. "Сейчас мы смотрим, что можно сделать при однократном пролете Венеры с очень большой скоростью (чем больше скорость при пролете, тем эффективней маневр). Получаются только минуты и часы пролета", — отметил Петрукович.
В сторону "соседки" Земли может быть выпущен посадочный зонд, которому не потребуется торможение, чтобы выйти на орбиту. "Интересно сбросить зонд, который затормозится атмосферой, откроет в ней аэростат. Ядерный буксир улетит дальше, а зонд сможет использовать уже имеющиеся космические аппараты на орбите вокруг Венеры для ретрансляции информации", — считает эксперт.
Без сигнала инопланетянам
Ядерный буксир "Зевс" сможет самостоятельно передавать на Землю информацию, однако отправлять сигнал в дальний космос с помощью него ученые не планируют.
Пока возможности наземного радиотелескопа больше, чем сигнал, генерируемый в космосе. Тем более нужна очень большая антенна, чтобы его сфокусировать. Даже сигнал к самым ближним звездам — это за пределами возможностей
В составе научной аппаратуры специалисты также предусматривают съемочные камеры, различные спектрометры и детекторы для наблюдений атмосферы планет, их поверхности, межпланетной плазмы на трассе перелета. "Для нас съемка даже в видимом диапазоне — это не просто фотография, это очень важная информация о структуре вещества", — особо отметил он.
Первая миссия "Зевса" запланирована не ранее чем в 2030 году. В целом, отметил Петрукович, принять участие в нем смогут и другие страны. "В принципе, объект планируется научным и открытым для международной кооперации", — заключил он.
Беседовала Екатерина Москвич