2007-09-17

Космические аппараты на службе науке

Источник: Деловая газета "Взгляд"

Обзор перспективных российских научных КА

Несмотря на ряд выдающихся достижений в исследовании Луны, Венеры и, отчасти, Марса, создание космических аппаратов (КА) научного назначения нельзя отнести к сильным сторонам советской космонавтики. Причины этого кроются в остаточном принципе финансирования научных программ (приоритет всегда отдавался вопросам престижа и военному космосу). Кроме того, уровень развития отечественной элементной базы радиоэлектронной аппаратуры не позволял создавать автоматические КА с большим сроком существования, требующимся для более длительных миссий, например, полетов к планетам юпитерианской группы.

Развал СССР и экономические трудности 90-х гг. привели к практическому свертыванию в России проектов создания аппаратов научного назначения. Последний крупный «постсоветский» проект «Марс-96» окончился неудачей. Тем не менее улучшение экономической ситуации в начале нового века позволило России возродить несколько старых и начать ряд новых научных проектов. Особенностями современного этапа являются отсутствие амбициозности, упор на астрофизические исследования и унификация платформ аппаратов. Для снижения затрат ряд проектов пересмотрен в сторону уменьшения массы, иногда за счет сокращения научных приборов. В результате, некоторые аппараты «перекочевали» с ракет-носителей (РН) «Протон» на «Союз». Все научные аппараты, финансирование которых ведется в рамках Федеральной космической программы (ФКП), создаются по заказу Роскосмоса и Российской академии наук (РАН)

«Коронас-Фотон»

Комплекс для наблюдения Солнца с орбиты Земли. Входит в состав международной программы ILWS (International Living With Star — «жизнь со звездой») и увязан с проектами Yohkoh, GRO, SOHO, Ulysses, Wind, RHESSI. Спутник должен заменить КА «Коронас-Ф», прекративший существование в конце 2005г.

Назначение аппарата:исследование накопления и трансформации энергии:
- изучение механизмов ускорения, распространения и взаимодействия энергичных частиц на Солнце;
- исследование влияния солнечной активности на физико-химические процессы в верхней атмосфере Земли, в т.ч. с целью определения негативных влияний на организм человека.

Рабочая орбита — околокруговая, высотой 550 км и наклонением 82,5°. Головным разработчиком определено НИИ Электромеханики (г. Истра, Московская обл.). Соисполнители — Московский инженерно-физический институт (Государственный университет), Национальное космическое агентство Украины (поставка спектрометра СТЭП-Ф). КА массой 1900 кг (полезная нагрузка— 540 кг) и ресурсом три года создается на платформе метеоспутника «Метеор-3»; запуск запланирован на РН «Циклон» на конец 2007 г. с космодрома «Плесецк».

«Спеккктр-Рентген-Гамма»

Астрофизическая обсерватория, предназначенная для изучения Вселенной в рентгеновском и гамма-диапазонах электромагнитного спектра. Обзор небесной сферы в рентгеновском диапазоне энергий от 2 до 30 кэВ позволит обнаружить сверхмассивные черные дыры и скопления галактик. Проект начат в середине 90-х гг. и планировался к запуску не позднее 2008 г. Из-за отсутствия финансирования реализация затянулась, а комплект бортовой аппаратуры устарел. В 2002 г. Совет по космосу РАН принял решение о создании КА в упрощенном варианте. Аппарат проектируется в НПО им. С.А. Лавочкина (г. Химки). Целевая аппаратура состоит из нескольких приборов: рентгеновский телескоп eROSITA, разрабатываемый консорциумом европейских организаций во главе с Институтом внеземной физики (Германия); широкоугольный рентгеновский монитор Lobster; набор телескопов с кодированной апертурой ART-XC; детектор гамма-всплесков GRBM; широкоугольный монитор жестких рентгеновских лучей SPIN-X и бортовой компьютер BIUS. КА массой 2100 кг (полезная нагрузка — 1250 кг) создается на платформе «Навигатор». Запуск планируется в 2011 г. и возможен с космодрома «Байконур» (с помощью РН «Союз-2-Фрегат») на круговую орбиту высотой 600 км и наклонением 30°, либо из Гвианского космического центра в Куру (с помощью РН «Союз-СТ-Фрегат») па орбиту высотой 600 км и наклонением 5°. Расчетный срок активного существования КА — 7—10 лет.

«Спектр-УФ»

Астрофизическая обсерватория, предназначенная для наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне атмосфер планет, комет и горячих звезд. Проект является составной частью международной программы «Всемирная космическая обсерватория» WSO. Головной разработчик— НПО им. С.А. Лавочкина. Научную аппаратуру разрабатывает Институт астрономии РАН. Обсерватория, проект которой был задуман в начале 90-х гг., планировалось запустить на РН «Протон» еще в 1997 г. Отложенные по известным причинам работы были возобновлены на платформе «Навигатор». Основная полезная нагрузка — ультрафиолетовый телескоп Т-170М с диаметром главного зеркала 170 см. В состав научной аппаратуры телескопа войдут также спектрометр высокого разрешения HIRDES, спектрополяриметр, блок камер поля, блок управления научными данными, система массовой памяти. Запуск КА с использованием РН «Союз-2-Фрегат-СБ» запланирован на 2009 г. Рассматривается несколько возможных орбит: высокоэллиптическая с апогеем 300 000 км, либо выведение в точку либрации L2 в системе Солнце—Земля. Начальная масса комплекса составит около 2500 кг, срок активного существования — не менее 5 лет. Стоимость проекта оценивается в 100 млн.евро (50% — финансирование за счет ФКП). Ожидается, что к проекту примкнет Германия, которая уже создает совместно с Россией бортовые спектрографы высокого разрешения. В проект, возможно, вольются фирмы ЕКА. В качестве вклада Испания и ЮАР предлагают свой наземный комплекс. Проектом активно интересуется Китай.

«Венера-Д»

Автоматическая межпланетная станция (АМС), которая должна обеспечить проведение измерении химического состава атмосферы Венеры, съемку поверхности на этапе спуска, определение минерального состава вещества поверхностного слоя, точные измерения температуры и давления, потоков излучения, характеристик аэрозольной среды и сбор данных о сейсмической активности планеты. Срок активного существования спускаемого аппарата на поверхности Венеры — 30 дней, ресурс орбитального аппарата — 3 года. Запуск КА запланирован на 2016 г. Разработчик КА должен определяться на конкурсной основе, но, вероятно, им опять станет НПО им. С.А. Лавочкина.

«Фобос-Грунт»

Проект космического комплекса, который должен доставить пробы грунта Фобоса на Землю и определить его физико-химические характеристики. Реализация проекта позволит получить данные о происхождении спутников Марса, процессах взаимодействия его атмосферы и поверхности, взаимодействии малых тел Солнечной системы с солнечным ветром. КА разрабатывается в НПО им. С.А. Лавочкина, соисполнители — Институт космических исследований (ИКИ) и Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН. Ресурс аппарата - 3 года.

Финансирование началось в 2004 г., постройка КА — в 2007 г. Запуск планируется произвести с космодрома «Байконур» с помощью РН «Союз-2-Фрегат» в октябре 2009 г.

«Спектр-Р» («Радиоастрон»)

Еще одна астрофизическая обсерватория, разрабатываемая в НПО им. С.А. Лавочкина, которая должна обеспечить радиоастрофизические наблюдения внегалактических объектов со сверхвысоким разрешением, а также исследование свойств околоземной и межпланетной плазмы. Аппарат будет работать совместно с сетью наземных радиотелескопов в диапазонах длин волн 1,35—6, 18 и 92 см. Соисполнитель проекта (разработчик целевой аппаратуры) — Астрокосмический центр физического института имени П.Н. Лебедева РАН.

«Радиоастрон» создается на платформе «Навигатор» и имеет массу 5400 кг. Основная целевая аппаратура — 10-метровый радиотелескоп массой 2500 кг и комплекс электронного оборудования. Срок активного существования КА — 5—7 лет. Запуск намечен на конец 2007 г. с космодрома «Байконур» с использованием РН «Зенит-2» и разгонного блока (РБ) «Фрегат-СБ» (вместо РН «Протон») Орбита высокоэллиптическая с перигеем 10—70 тыс. км и апогеем 310—390 тыс. км.

«Миллиметрон» («Спектр-М»)

Космическая обсерватория, которая обеспечит получение уникальной информации о глобальной структуре Вселенной, строении и эволюции галактик, их ядер, звезд и планетных систем, а также об органических соединениях в космосе, объектах со сверхсильными гравитационными и электромагнитными полями. Разрабатывается НПО им. С.А. Лавочкина совместно с Астрокосмическим центром Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

Целевая аппаратура — радиотелескоп миллиметрового диапазона (0,01—20 мм) с 12-метровым зеркалом. Запуск запланирован на 2018 год. Возможные орбиты: высокоэллиптическая 75 000x300 000 км, гало-орбита возле точки L2 в системе Солнце—Земля, высокоэллиптическая с перигеем 75 000 км и апогеем в районе точки L2. Срок активного существования: 7—10 лет с пассивным охлаждением научной аппаратуры, а с использованием активного охлаждения — 3 года.

«Резонанс»

Космический комплекс, предназначенный для проведения исследований параметров распространения низкочастотных волн в магнитоактивной плазме магнитосферы Земли, изучения механизмов резонансного взаимодействия волн и частиц в околоземном космическом пространстве. «Резонанс» будет также контролировать техногенные воздействия на магнитосферу Земли и геофизические процессы. Головной разработчик КА — НПО им. С.А. Лавочкина, соисполнители: ИКИ РАН, Институт прикладной физики РАН, Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН (ИЗМИРАН), НИИ ядерной физики и другие. В проекте принимают участие научные организации Франции, США, Финляндии, Чехии, Украины и ряда других стран.

Масса каждого КА около 500 кг, в т.ч. масса целевой нагрузки 85 кг. Срок активного существования — 3 года. Запуск двух КА одной РН «Союз-2-Фрегат» запланирован на 2012 г. с космодрома «Байконур». Целевая орбита: первого аппарата — 600x32 507 км, наклонение 63,4°, второго —1800x29 376 км, наклонение 63,4°.

«Интергелиозонд»

АМС для проведения исследований параметров излучений Солнца с близких расстояний (30—40 радиусов звезды) с высокой чувствительностью и разрешением в оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазонах, параметров солнечного ветра для решения проблем разогрева солнечной короны и ускорения солнечного ветра, происхождения солнечных вспышек и коронарных выбросов плазмы. Головной разработчик — НПО им. С.А. Лавочкина. Соисполнители по разработке научной аппаратуры — ИЗМИРАН, ИКИ РАН. К работе привлекаются МИФИ, ФИАН, НИИЯФ М ГУ и ряд других организаций.

Является преемником международного проекта «Интергелиос», разрабатывавшегося под эгидой Роскосмоса в конце 90-х гг. Пуск предполагался в 2010 г., потом был перенесен на 2012 г., а согласно ФКП намечен на 2014 г. Срок активного существования — 5 лет. Аппарат, создаваемый на базе платформы АМС «Фобос-Грунт», будет выводиться на гелиоцентрическую орбиту, которая будет меняться за счет гравитационных маневров у Венеры. Это позволит, в частности, провести исследования Меркурия.

«Луна-Глоб»

АМС для исследований внутреннего строения и разведки природных ресурсов Луны, а также для изучения воздействий на естественный спутник Земли корпускулярных потоков и электромагнитного излучения. С использованием посадочного аппарата планируется проведение сейсмических экспериментов, определение прочностных характеристик реголита и наличия воды. Основной разработчик —НПО им. С.А. Лавочкина в кооперации с рядом научно-исследовательских организаций.

Создаетсянабазеплатформы«Навигатор» («Фобос-Грунт») и включает в себя орби-тально-перелетный и посадочный модули. Срок активного существования — 3—5 лет. Пуск планируется осуществить в 2012 г. с использованием РН «Союз-2-Фрегат».

В развитие программы «Луна-Глоб» НПО им. С.А. Лавочкина также предложило несколько проектов КА, пока не вошедших в ФКП:
- «Луноход» — доставка на Луну самоходного аппарата для проведения исследований лунной поверхности;
- «Луна-Грунт» — доставка образцов лунного фунта на Землю;
- «Лунный полигон» — создание на Луне научно-исследовательского «безлюдного» полигона, состоящего из разнообразных функциональных элементов.

Все проекты базируются на платформе АМС «Фобос-Грунт» и элементах РБ «Фрегат». Реализация проектов, которые проходят обсуждение в Совете по космосу РАН, намечена на 2009-2015 гг.

«ОКА-T» и «Возврат-МКА»

Долговременные лаборатории для проведения технологических экспериментов в условиях микрогравитации, а именно: изучения процессов тепло-мас-сопереноса в жидкостях, отработки технологических процессов производства полупроводников, оптических и других материалов, опытно-промышленного производства некоторых материалов. Аппарат будет эксплуатироваться совместно с МКС, на которую при стыковках будут передаваться результаты экспериментов. Головной разработчик — ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» в кооперации с РКК «Энергия» (определены по итогам конкурса в феврале 2006 г.). Планируется постройка и запуск двух КА «ОКА-Т»- в 2012 и 2014 гг. Масса КА — 7800 кг. Выведение планируется на РН «Союз-2» с космодрома «Байконур».

КА «Возврат-МКА» для автономного возвращения результатов научных и технологических экспериментов с МКС предполагается оснастить собственным спускаемым аппаратом. Масса и размеры КА будут меньше, чем у «ОКА-Т». Сроки реализации этих проектов близки к моменту завершения эксплуатации МКС (NASA не планирует финансирование МКС после 2016 г.).

«Бион-М»

Космический комплекс, обеспечиваю-ший исследование параметров физиологического состояния биологических объектов под воздействием факторов космического пространства в течение орбитального полета продолжительностью до 45 суток с целью эффективного медико-биологического обеспечения длительных пилотируемых полетов в космосе. Головной разработчик - ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». Соисполнитель — ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем». КА массой 6300 кг (масса научной аппаратуры — 900 кг, в т.ч. внутри спускаемого аппарата — 700 кг) создается на базе серии аппаратов «Фотон» и «Зенит». Выведение на околоземную орбиту 226x394 км с наклонением 62,8° производится с помощью РН серии «Союз».

Другие проекты

Другие проекты

В ФКП включен также ряд проектов КА научного назначения, чей статус не до конца определен (должны быть проведены конкурсы для определения разработчика):
«Астрометрия» — космический астро-мстрический комплекс, обеспечивающий построение фундаментальной системы небесных координат в оптическом диапазоне, измерение параллаксов опорных звезд с высокой точностью и решение прикладных задач космической навигации. Планируемый срок запуска-2018 г.
«Гамма-400» — космическая обсерватория для определения природы «темной материи» во Вселенной, изучения происхождения космических лучей и физики элементарных частиц. Планируемый срок запуска-2013 г.
«Терион-Ф2» — низкоорбитальный КА с высотой орбиты 300 км для исследований параметров ионосферы и термосферы на основе прямых и дистанционных методов измерений с борта. Срок активного существования — 1 год. Планируемый срок запуска — 2018 г.
«МКА-ФКИ» — малоразмерные КА для изучения солнечно-земных связей, наблюдений малых тел Солнечной системы, экспериментов в области астрофизики. Срок активного существования — 1 год. Планируется запуск пяти КА: в 2007, 2009, 2011, 2013 и 2015 гг.

Ряд проектов по исследованию Марса разрабатываетсявНПОим. С.А.Лавочкина. По заявлению генерального конструктора и генерального директора ГМ. Полищука, кроме АМС «Фобос-Грунт», планируется направить к «Красной планете» еще две АМС. Одна из них, предназначенная для изучения Марса с орбиты, может быть запущена в 2012 г., а вторая — ориентировочно в 2015 г. Последняя АМС должна доставить на поверхность Марса самоходный аппарат — «марсоход».

Игорь Афанасьев, Дмитрий Воронцов (взлет)

назад