Отважные малыши в космосе: какие аппараты исследуют Вселенную прямо сейчас

Обстоятельства цели: зачем землянам космос

Там же холодно и страшно! 

Простой ответ: мы стремимся исследовать Вселенную, эволюцию и жизнь. Понимание устройства окружающего помогает нам развивать технологии и открывать всякие новые штуки.

Чуть больше 60 лет мы «бороздим просторы», но уже многое поняли об окружающем нас безмолвии космоса и постепенно его осваиваем. Уже сейчас у нас есть спутниковая связь, снимки далеких галактик и даже пара космических домов — МКС, китайский «Тяньгун» и советско-российская заброшка «Мир».

Если вдуматься, космос — еще и инструмент самоутверждения выдуманных землянами государств: мы разбились на группы и меряемся мозгами ученых, силой экономик и эффективностью медиавоздействия друг на друга. Тем не менее 27 января 1967 года земляне заключили «Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела». Согласно документу, космос никому не принадлежит, а «исследование и использование космического пространства должны быть направлены на благо всех народов, независимо от степени их экономического или научного развития».

Сегодня свои космические агентства имеют 70 стран мира. Шестнадцать из них, включая Иран, Бразилию, Северную Корею и Кению, способны осуществлять собственные запуски. Отправить людей в космос могут пока только три страны: Россия, США и Китай.

Обстоятельства образа действия: каким образом мы исследуем Вселенную?

Самостоятельно люди ведут исследования преимущественно на орбите Земли — на МКС и китайской станции «Тяньгун», всего 9–14 человек единовременно. За время работы над этим текстом количество жителей орбиты сократилось с 13 до 10: трое землян благополучно вернулись домой после пока что самого длительного отсутствия дома — 371 сутки.

Но даже год это очень мало, да и слишком близко к Земле для масштабных исследований. В дальних странствиях нам помогают отважные космические малыши — разнообразные КА, которые сталкиваются с неизвестностью за нас.

Мы запустили в космос примерно 16 659 аппаратов (по крайней мере, про эти мы знаем достоверно). В том числе 57 — на Луну, 24 — к Солнцу, 18 — на Марс, 15 — на Венеру и один — на орбиту Цереры. В этом тексте мы расскажем о нескольких наших отважных исследователях в разных точках Вселенной.

Околоземная орбита

Наибольшее количество объектов мы отправили на околоземную орбиту. Здесь находятся аппараты с самой понятной пользой. 

«Космос начинается там, где авиация становится невозможной» — за т.н. линией Кармана в 100 км над уровнем моря (это верхняя граница государств). Далее на разных уровнях решаются наши прикладные задачи.

Очень условно пространство над Землей можно представить так.

• 120 км. Здесь начинаются орбиты спутников-шпионов. Объекты на высоте до 160 км нестабильны, зато они хорошо видят Землю.
• 200–500 км. «Обитаемый пояс», где находятся космические станции.
• 300–2000 км. Территория низкоорбитальных объектов — спутников связи, навигации, аппаратов для атмосферных и других исследований.
• 600–1000 км. Низкая мусорная орбита, где летают отработанные военные спутники.
• 19 100 – 23 222 км. Орбиты навигационных спутников, включая ГЛОНАСС, GPS и китайские «Бэйдоу».
• 35 786 км. Геостационарная орбита (ГСО) — если удачно расположить там спутник, он будет вращаться вместе с Землей, «зависнув» над одной точкой ее поверхности.
• Еще 200–300 км над геостационарной орбитой. «Орбита захоронения», куда с ГСО уходят на покой отслужившие спутники.

На ГСО расположены, например, телевизионные спутники — поэтому принимающие сигнал земные «тарелки» всегда смотрят куда-то в одну точку на небе. К слову, эта орбита очень загружена, а количество свободных мест ограничено, поэтому ее использование строго регулируется международными правилами.

А еще в космосе полно мусора, уже случались ДТП (корректнее, пожалуй, КТП — космические транспортные происшествия), есть угрозы и для обитаемых станций. Одна из приоритетных задач на ближайшие годы — найти способ прибрать за собой на орбите.

Space Gid покажет объекты, данные которых не засекречены, а сайт Satellite Map знает местоположение спутников Starlink. Посмотреть на Землю глазами МКС позволяет прямая трансляция с камеры на ее корпусе, а здесь показано, где прямо сейчас пролетает один из наших космических домов.

С 1957 года спутники заметно эволюционировали по функционалу, материалам, форме и размерам: сегодня мы создаем наноспутники (1–10 кг), пикоспутники (100 г – 1 кг) и даже фемтоспутники — менее 100 г.

Луна

Это первый и единственный астрономический объект, по которому на рубеже 1960–1970-х потоптались не только земляне механические, но и представители Homo Sapiens. Сейчас мы готовимся вернуть человека на Луну благодаря миссии Artemis («Артемида»). Заявленные цели программы не только материальные, экономические и научные, но и творческие — «вдохновение для нового поколения исследователей». Держим кулачки и за будущие исследовательские миссии Луна-26, 27 и 28.

В конце августа этого года индийский спускаемый модуль «Чандраян-3» помог высадиться на наш спутник роверу «Прагъян» («Прознание»): малыш проехал 100 метров, после чего уснул. Зато он успел:

• подтвердить наличие в грунте серы, а также железа, кальция и других металлов;
• потыкать Луну и понять, на глубине 8 см сильно холоднее, чем на поверхности;
• и, возможно, стать первым земным свидетелем лунного землетрясения.

Открытия, которые сделал «Прагъян», помогут нам в освоении Луны, включая нахождение способа добыть там воду. Сейчас он временно припарковался на Луне в компании с советскими «Луноходами», роверами «Аполлон», на которых гоняли астронавты из США, китайским «Юйту» и другими штуками разной степени исправности. 

Кстати, НАСА фиксирует все рукотворные объекты, оставленные на Луне, — есть даже беруши и пара полотенец — держите под рукой на случай непредвиденного путешествия. 

Марс

Вероятно, первым воплощением Марса в кино стала советская «Аэлита» (1924) по мотивам книги Алексея Толстого. Герои летят на Марс и, разумеется, тащат с собой человеческие пороки: инженер Лось, похоже, убил свою жену, красноармеец Гусев мечтает устроить на Марсе революцию, а сыщик-любитель Кравцов самоуправствует в стремлении добиться места в МУРе. И вот зачем это все Марсу? 

К счастью, пока никого, кем можно делать революции, на планете-соседе не обнаружено, хотя марсоходы Curiosity («Любознательность») и Perseverance («Настойчивость») очень старались. Сейчас на Марсе работают несколько неподвижных автоматических марсианских станций, два уже названных ровера и один кроха-вертолет Ingenuity («Изобретательность») — верный спутник Perseverance. Есть и семь действующих орбитальных станций.

Наш сосед — пока один из главных претендентов на колонизацию. Хотя и не самый комфортный: в день написания этого текста температура на Марсе колебалась от −11 до −76 градусов Цельсия, а давление — чуть больше 5 мм рт.ст. Так что пока наиболее комфортный способ путешествия к соседу — прогуляться по его поверхности глазами и гусеницами Curiosity.

Другие объекты и места Солнечной системы

Многие миссии и открытия нам только предстоят. Мы готовимся отправить на спутник Марса «Фобос Грунт − 2», чтобы взять с него пробы. Планируем однажды добавить к 22 тоннам земных штуковин, валяющихся на Венере, еще немного. 

Кстати, пока всего пять «землян» сумели покинуть Солнечную систему или совсем скоро это сделают — два «Вояджера» (Voyager), два «Пионера» (Pioneer) и «Новые горизонты» (New Horizons). Последний летал посмотреть на Плутон, а теперь стремительно удаляется и от него, чтобы продолжить свое бесконечное путешествие и сообщить возможным обитателям других планет о нашем присутствии.

Иногда исследователей интересуют не конкретные объекты вроде звезд и планет, но некоторые области в пространстве, например точки Лагранжа. 

Точки Лагранжа — своего рода «космические парковки» между двумя крупными телами, например Земля – Луна или Земля – Солнце, где небольшие аппараты испытывают только гравитационное воздействие этих двух тел и остаются относительно них неподвижными. В таких точках удобно размещать солнечные и другие астрофизические обсерватории, космические телескопы, ретрансляционные станции и проч. Мы припарковали там множество объектов, включая телескоп «Джеймс Уэбб» и обсерваторию «Спектр-РГ», которая подсматривает за черными дырами, нейтронными звездами и другими штуками.

Существование подобных точек в космосе предположил математик Жозеф Луи Лагранж еще в 1772 году. Если бы он дожил до 1978 года, когда вблизи точки L1 системы Солнце – Земля начал работать международный исследователь комет ISEE-3, то мог бы справедливо воскликнуть: «Я так и говорил!»

К слову о кометах и астероидах: за ними мы тоже следим и даже иногда их щупаем. Вычисляем, какие из них потенциально могут угрожать нашей «Бледно-голубой точке», ищем отгадки происхождения жизни и потенциальные источники ресурсов.

Возможно, когда мы создадим настоящий ИИ и наделим наших космических малышей чем-то схожим с сознанием, они крепко обидятся на нас за то, что мы оставляем их одних в холодном, пустынном и недружелюбном космосе, без права вернуться домой.

А быть может, машины будут совершенствоваться и бороться друг с другом за право быть отправленными в космос — чтобы испытать радость первооткрытия и сделать то, что людям пока недоступно. Кто знает, быть может, так они будут просто сбегать от нас куда подальше, уверившись в том, что человечество облажалось, у Земли нет будущего, а у них может получиться создать что-то лучшее, чем крохотный шарик, разделенный между людьми, не умеющими договариваться.