1. Первая негосударственная стыковка с МКС

Флагман частной космонавтики SpaceX обещает сделать очередной маленький шаг для себя, но большой — для всего орбитального бизнеса. 7 февраля должен состояться демополёт беспилотного аппарата Dragon, который частью сам, частью при помощи управляемой экипажем станции роботизированной «руки» осуществит стыковку. А в мае последует вторая, но тоже важная для отрасли стыковка — коммерческого корабля Cygnus компании Orbital Sciences Corp. 

2. Первый полноценный полёт SpaceShipTwo

Ещё один перспективный рынок, связанный с космосом, — суборбитальные полёты. Ощущения туристов на пике траектории практически не отличаются от пребывания на орбите, хотя и длятся значительно меньше. Зато и стоимость на порядки ниже. Здесь в лидерах ходит Virgin Galactic. В этом году одно из многочисленных детищ Ричарда Брэнсона провело важные испытания космолёта SpaceShipTwo, запускаемого с высотного самолёта-носителя WhiteKnightTwo, а в 2012-м должны состояться финальные старты. На это надеются не только эксперты, но и около 400 клиентов, не пожалевших $200 тыс. на предварительный заказ билета.

3. Китайская космическая станция

Поскольку Китаю было отказано в участии в программе МКС (тут сыграли свою роль и политические причины, и технологические), Поднебесная решила запустить собственную орбитальную станцию. В прошлом месяце состоялась стыковка ранее запущенного базового элемента станции «Тяньгун-1» с беспилотным кораблём «Шэньчжоу-8», а на следующий год намечены запуски ещё двух «Шэньчжоу» — на сей раз пилотируемых. Их экипаж сможет некоторое время пробыть на «Тяньгуне», что станет залогом дальнейшего развития проекта. Позже в космос отправятся ещё два станционных модуля, а окончательная сборка должна завершиться в 2020 году.

4. Лунные зонды GRAIL

Два одинаковых зонда миссии GRAIL (Gravity Recovery And Interior Laboratory) стартовали 10 сентября, а 28 декабря они были в 106 тыс. и 128 тыс. км от Луны, двигаясь со скоростью 1 200–1 230 км/ч. Выход на орбиту GRAIL-A запланирован на 22:21 по московскому времени 31 декабря; GRAIL-В присоединится к близнецу 25 часов спустя. Перед этим они совершат 40-минутное включение двигателя, что ускорит их примерно на 700 км/ч.

Пара межпланетных аппаратов-близнецов проекта GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory), на который НАСА потратила $496, будет изучать гравитацию спутника Земли с января по март. Зонды помогут понять ряд лунных феноменов и проверить гипотезу о втором естественном спутнике нашей планеты, который погиб при столкновении с нынешней Луной.

5. Запуск LightSail-1

Весь спутник (включая парус, корпус аппарата, всю электронику с системами управления ориентацией, аппаратурой связи и так далее) должен весить менее 4,5 килограмма. Так что LightSail-1 может быть запущен за скромные средства как сопутствующая нагрузка в рамках какой-нибудь другой миссии. Аппарат, который намеревается запустить Planetary Society, представляет собой комплекс из трёх наноспутников CubeSat, маленьких спутников, созданных для космических проектов на уровне университета. Один CubeSat несет камеры проекта, датчики и системы управления, в то время как другие два будут непосредственно содержать солнечные паруса в сложенном состоянии.

Корпус и электронную начинку LightSail-1 «слепят» из трёх наноспутников типа CubeSat: эта американская разработка в разных вариантах исполнения уже была проверена в космосе. Каждый аппарат в этой серии представлял собой кубик со сторонами 10 сантиметров и весом менее 1 килограмма. Фотографии Bjorn Pedersen/NTNU, CalPoly, wikipedia.org

Парус нового аппарата представляет собой четыре треугольника и будет упакован в 3-литровом объеме для запуска, после достижении заданной орбиты будет развернут в полный размер — квадрат со сторонами чуть больше 5,5 метра (всего 32 кв. м). Среднее отношение веса корабля к площади составит, таким образом, порядка 140 граммов на квадратный метр. Материал паруса — покрытая алюминием майларовая плёнка толщиной всего 4,6 микрометра. Далее LightSail-1 будет двигаться исключительно с его помощью.

Этот миниатюрный спутник должен быть выведен на орбиту высотой более 800 километров, чтобы исключить влияние на крупный, тонкий, но при этом очень лёгкий парус остатков атмосферы Земли – изменения в скорости аппарата должны будут происходить именно под влиянием солнечного света.

В проектировании и постройке парусника примут участие несколько компаний из США, учёные из ряда американских университетов и несколько специалистов из Института космических исследований РАН. Иллюстрация Rick Sternbach/Planetary Society.

Если проект LightSail-1 будет успешен, то Planetary Society выполнит еще два солнечных проекта паруса с более сложными целями. Цель LightSail-2 будет состоять в том, чтобы собрать научную информацию и улучшить контроль над солнечным парусом. Второй парус (квадрат со стороной порядка 8 метров) должен продемонстрировать возможность покидания таким аппаратом пут притяжения Земли. Цель LightSail-3 (его поперечник составит примерно 18 метров) планируется вывести в точку Лагранжа L1, где он будет выполнять научную миссию — займётся мониторингом Солнца.

На борту LightSail-3 разместятся датчики, фиксирующие параметры солнечного ветра и предупреждающие землян о крупных корональных выбросах, способных привести к магнитным бурям над нашей планетой.

L-точки — точки в системе из двух массивных тел, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, на которое не действуют никакие другие силы, кроме гравитационных сил со стороны двух первых тел, может оставаться неподвижным относительно этих тел.

Точка L1 лежит на прямой соединяющей два тела с массами M1 и M2 (M1 > M2) и находится между ними, вблизи второго тела. Её наличие обусловлено тем, что гравитация тела M2 частично компенсирует гравитацию тела M1. При этом, чем больше M2, тем дальше от него будет располагаться эта точка.

В системе Солнце-Земля точка L1 может быть идеальным местом для размещения космической обсерватории для наблюдения Солнца, которое в этом месте никогда не перекрывается ни Землёй, ни Луной. Например, Солнечная гелиосферная обсерватория (SOHO) движется по Halo orbit именно вокруг точки L1, вместе с двумя другими аппаратами Advanced Composition Explorer (ACE) и WIND.

Лунная точка L1 (в системе Земля-Луна) может стать идеальным местом для строительства пилотируемой орбитальной космической станции, которая, располагаясь на «полпути» между Землёй и Луной позволила бы легко добраться до Луны с минимальными затратами топлива и стать ключевым узлом грузового потока между Землёй и нашим спутником.

Точка L2 лежит на прямой, соединяющей два тела с массами M1 и M2 (M1 > M2), и находится за телом с меньшей массой. Точки L1 и L2 располагаются на одной линии и в пределе M1 >> M2 симметричны относительно M2. В точке L2 гравитационные силы, действующие на тело, компенсируют действие центробежных сил во вращающейся системе отсчёта.

Точка L2 в системе Солнце-Земля является идеальным местом для строительства орбитальных космических обсерваторий и телескопов. Поскольку объект в точке L2 способен длительное время сохранять свою ориентацию относительно Солнца и Земли, производить его экранирование и калибровку становится гораздо проще. Однако эта точка расположена немного дальше земной тени (в области полутени), так что солнечная радиация блокируется не полностью. В этой точке уже находятся аппараты американского и европейского космических агентств WMAP, Планк и космический телескоп Гершель. В 2012 году к ним может присоединиться телескоп Gaia, а в 2018 — Джеймс Вебб.

Точка L2 в системе Земля-Луна может быть использована для обеспечения спутниковой связи с объектами на обратной стороне Луны, а также быть удобным местом для размещения заправочной станции для обеспечения грузопотока между Землёй и Луной.

Точка L3 лежит на прямой, соединяющей два тела с массами M1 и M2 (M1 > M2), и находится за телом с большей массой. Так же, как для точки L2, в этой точке гравитационные силы компенсируют действие центробежных сил.

Из-за гравитационного влияния других планет точка L3 в системе Солнце-Земля является крайне неустойчивой. Так, во время противостояний между Землёй и Венерой, которые случаются каждые 20 месяцев, последняя находится всего в 0,3 а. е. от точки L3 и таким образом оказывает очень серьёзное влияние на её расположение относительно земной орбиты.

Орбитальные космические аппараты и спутники, расположенные вблизи этой точки L3, могут постоянно следить и оперативно докладывать на Землю информацию о различных формах активности на поверхности Солнца, в частности, о появлении новых пятен или вспышек, и использоваться в качестве системы раннего предупреждения о космической погоде NOAA Space Weather Prediction Center с запасом времени до 7 дней. Кроме того, информация с таких спутников может быть использована для обеспечения безопасности дальних пилотируемых полётов, например к Марсу или астероидам.

Если на основе линии, соединяющей оба тела системы, построить два равносторонних треугольника, две вершины которых соответствуют центрам тел M1 и M2, то точки L4 и L5 будут соответствовать положению третьих вершин этих треугольников, расположенных в плоскости орбиты второго тела в 60 градусах впереди и позади него.

Наличие этих точек и их высокая стабильность обуславливается тем, что, поскольку расстояния до двух тел в этих точках одинаковы, то силы притяжения со стороны двух массивных тел соотносятся в той же пропорции, что их массы, и таким образом результирующая сила направлена на барицентр системы; кроме того, геометрия треугольника сил подтверждает, что результирующее ускорение связано с расстоянием до барицентра той же пропорцией, что и для двух массивных тел. Так как барицентр является одновременно центром масс и центром вращения системы, результирующая сила точно соответствует той, которая нужна для удержания тела в точке Лагранжа в орбитальном равновесии с остальной системой.

Точки L4 и L5 называют треугольными (в отличие от коллинеарных).

Также точки называют троянскими: это название происходит от троянских астероидов Юпитера, которые являются самым ярким примером проявления этих точек. Они были названы в честь героев Троянской войны из «Илиады» Гомера, причём астероиды в точке L4 получают имена греков, а в точке L5 защитников Трои, поэтому их теперь так и называют «греками» (или «ахейцами») и «троянцами».

6. Исследование зондом Dawn астероида Церера

Зонд Dawn, стартовавший в 2007 году, с июля 2011 года находится на орбите астероида Веста и производит фотографирование и исследование Весты.

Среди астероидов занимает первое место по массе и второе по размеру после Паллады. До того, как Церера была признана карликовой планетой, по размеру Веста считалась третьим астероидом после неё и Паллады, а по массе была второй, уступая только Церере.

Траектория полёта АМС «Dawn»

В июле 2012 года зонд Dawn покинет орбиту Весты и отправится к карликовой планете Церера. Туда он должен прибыть через два с половиной года (в феврале 2015 года). Изучение малых небесных тел Солнечной системы поможет лучше понять процесс её формирования.

7. Марсоход Curiosity прибывает на Красную планету

26 ноября 2011 года стартовала новая миссия на Марс с марсоходом нового поколения Curiosity. 6 августа очередной американский ровер должен прибыть на Марс. Curiosity (Любопытство), на который NASA потратило $2,5 млрд., начнёт свой путь от кратера Гейла. В огромной воронке хорошо просматриваются глубинные слои марсианского грунта, раскрывающие геологическую историю красной планеты. Аппарату вменено в обязанность установить, была ли Красная планета обитаемой, собрать подробные сведения о климате и геологии Марса, а также оценить возможность высадки человека.

Срок службы на Марсе составит 1 марсианский год (686 земных дней). Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Космический корабль доставки будет снабжён вспомогательными ракетными двигателями для контролируемой и более точной посадки, которые до этого при спуске марсоходов не использовались.

8. Испытания мини-шаттла Dream Chaser

Dream Chaser, миниатюрная версия космического челнока, — один из основных претендентов на роль доставщика грузов и людей на орбиту в интересах NASA. Неудивительно, что ведомство выделило компании-разработчику Sierra Nevada Corporation (SNC) очередной крупный транш — $25,6 млн. — на проведение испытательных полётов в будущем году. Компания Sierra Nevada объявила, что первый полет ее космического корабля Dream Chaser состоится летом 2012 года.

Аппарат без экипажа поднимет в воздух самолет WhiteKnightTwo компании Virgin Intergalactic. На высоте нескольких десятков километров корабль отсоединится и поднимется к границе космического пространства (первый полет будет суборбитальным). Аналогичным образом самолет должен выводить в верхние слои атмосферы собственную наработку Virgin — корабль SpaceShipTwo, предназначенный для туристических полетов.

Cтарт Dream Chaser стал возможен потому, что Американское космическое агентство обещало Sierra Nevada премию в размере 25,6 миллионов долларов, если в рамках второго этапа CCDev компания достигнет так называемых важных этапов в разработке проекта. Вероятно, первый суборбитальный полет относится к подобным этапам.

Разработкой нового пилотируемого корабля Dream Chaser занимаются компании Boeing, SpaceX, Sierra Nevada Corp. и Blue Origin. Целью работ является создание эффективного, недорогого и коммерчески выгодного способа доставки астронавтов и грузов на орбиту, в частности на Международную космическую станцию.

9. Секретный авиашаттл

Ещё один аппарат, конструктивно напоминающий уменьшенный Space Shuttle, патронируется ВВС США. Зачем лётчикам понадобилось подобное орбитальное транспортное средство, никто не знает, а вояки упорно хранят молчание.

6 марта 2011 года аппарат был выведен на орбиту ракетой-носителем Atlas-5, стартовавшей с мыса Канаверал. Согласно заявлениям ВВС США, с помощью второго аппарата X-37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников.

X-37B должен был вернуться в ноябре, но инженеры продлили эксперимент до тех пор, пока это возможно, дабы лучше изучить способности корабля.

Цели, для которых ВВС США собирается использовать орбитальный самолёт, не разглашаются. Согласно официальной версии основной его функцией станет доставка на орбиту грузов. По другим версиям X-37 будет применяться в разведывательных целях. По мнению историка А. Б. Широкорада вышеупомянутые предположения несостоятельны (ввиду экономической нецелесообразности), а наиболее правдоподобным предназначением этого аппарата является обкатка технологий для будущего космического перехватчика, позволяющего инспектировать чужие космические объекты и, если нужно, выводить их из строя кинетическим воздействием. Такое предназначение аппарата полностью соответствует документу «Национальная космическая политика США» 2006 года, провозглашающему право США частично распространить национальный суверенитет на космическое пространство.

10. Развитие РС МКС

МКС — самый дорогой космический проект за всю историю космонавтики. Орбитальная лаборатория стоимостью свыше $ 100 млрд., размером с футбольное поле существует благодаря сотрудничеству США, России, Европейского космического агентства, Японии и Канады.

Размеры Международной космической станции столь велики, что ее можно увидеть с Земли. Сегодня космический дом — это 16 модулей. Орбитальная база землян вскоре станет еще больше. На Земле испытывают новый многофункциональный лабораторный модуль «Наука», 17-й для МКС.

«В модуле, где будут проводиться эксперименты, также будет туалет и каюта для третьего члена экипажа», — рассказывает Николай Субботин, заместитель начальника цеха окончательной сборки ГКНПЦ имени Хруничева.

Новая каюта на потолке модуля — а в космосе нет разницы, где верх, где низ, — даст возможность космонавтам уединиться и отдохнуть. Дополнительный санузел сделает жизнь гораздо комфортнее. Когда на станции сразу шесть российских космонавтов, и к ним периодически прилетают семь астронавтов, наличие всего одного туалета на российском сегменте создает серьезные проблемы. А еще у российского экипажа появится новый наблюдательный пункт: большой иллюминатор, настоящая смотровая площадка.

Новый российский модуль «Наука» планируется вывести на орбиту в мае 2012-го при помощи ракеты-носителя «Протон». Эта космическая лаборатория длиной 13 м, диаметром 4,11 м и весом 20,3 т рассчитана на работу трёх человек. Её пристыкуют к модулю «Звезда», заняв место стыковочного отсека «Пирс», который выведут из строя и затопят. На «Науке» будет установлен европейский робот-манипулятор ERA, созданный для обслуживания российского сегмента МКС.

11. Исследования планет

В следующем году продолжится изучение планет солнечной системы. Продолжат свои исследования такие миссии как Cassini, Messenger, New Horizons.

Cassini. Миссия исследования Сатурна и спутников, космический аппарат создан совместно NASA, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством. Предусмотрено изучение колец Сатурна, водяных вулканов на его спутниках. Запущен 15 октября 1997 года. Бюджет проекта $3,26 млрд. Аппарат состоит из двух основных элементов: непосредственно станции Кассини (Cassini orbiter) и спускаемого зонда Гюйгенс (Huygens probe), предназначенного для посадки на Титан.

Станция содержит минимум механических систем, склонных к отказам. Энергоснабжение осуществляется от трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов, использующих по 11 кг оксида плутония-238 каждый.

Станция достигла системы Сатурна 1 июля 2004. 25 декабря 2004 зонд Гюйгенс отделился от главного аппарата. Зонд достиг Титана 14 января 2005 и выполнил успешный спуск в атмосфере спутника.

Первоначально миссия была запланирована до 2008, однако впоследствии продлена до лета 2010. 3 февраля 2010 года было объявлено о дальнейшем продлении программы до 2017 года. Продленная миссия включает в себя 155 дополнительных витков вокруг Сатурна, 54 сближения с Титаном и 11 — с Энцеладом, а также отдаленные сближения с другими спутниками Сатурна: Еленой, Мимасом, Янусом, Полидевком, Телесто, Палленой и Дионой.

Messenger. 18 марта 2011 года станция вышла на орбиту Меркурия, в следующем году продолжит исследование самой близкой к солнцу планеты: съемку поверхности планеты, изучение химического состава и строения планеты и многое другое.

New Horizons. Миссия предназначена для изучения Плутона и его естественного спутника Харона. Запуск осуществлён 19 января 2006 года. 28 февраля 2007 года произведен гравитационный маневр в окрестностях Юпитера. 8 июня 2008 года — аппарат пересёк орбиту Сатурна. 18 марта 2011 года — аппарат пересёк орбиту Урана. 25 августа 2014 года — аппарат пересечёт орбиту Нептуна. New Horizons достигнет своей цели в 2015 году, когда будет полетать систему Плутон – Харон и изучит карликовую планету и ее спутники. Далее аппарат будет исследовать некоторые объекты пояса Койпера.

В следующем году будут начаты новые исследования планет с целью дальнейшего изучения солнечной системы.

12. Длительное присутствие человека в космосе

МКС-30 — тридцатый долговременный экипаж Международной космической станции. Его работа началась 21 ноября 2011 года, окончание запланировано на март 2012 года.

С 2000 года пять космических агентств посылают людей на МКС на вахту, чтобы поддержать человеческое присутствие в космосе. И хотя программа шаттлов NASA закрыта в 2011 году, NASA не собирается отказываться от своего присутствия на МКС и не прекратит посылать астронавтов на космическую станцию как минимум до 2020 года.

По плану на 2012 год на станции побывают 12 космолетчиков. МКС станет для них домом и участники экспедиций проведут там около шести месяцев каждый, живя и работая в космосе, выполняя различные эксперименты.