Космический долгострой, который стал МКС: история проекта Freedom

Представьте себе гигантскую орбитальную станцию с огромными солнечными батареями и длинными фермами, которую строят США вместе с Европой, Японией и Канадой. Она должна была стать постоянным домом для астронавтов, крупнейшей научной лабораторией на орбите и важным этапом в освоении космоса.
Звучит как описание современной МКС? Почти
Это Space Station Freedom Свобода — один из самых амбициозных космических проектов XX века. Хотя станцию так и не построили в первоначальном виде, именно она стала основой американского сегмента Международной космической станции.
Ответ Рейгана Советскому Союзу
В начале 1980-х годов Советский Союз обладал самым большим в мире опытом эксплуатации долговременных орбитальных станций. После программ «Салют» страна готовилась к запуску новой модульной станции «Мир». США же после завершения программы Skylab в 1979 году почти пять лет не имели собственной обитаемой станции.

25 января 1984 года президент США Рональд Рейган во время ежегодного обращения к Конгрессу поручил NASA разработать постоянно обитаемую космическую станцию и пригласил союзников принять участие в этом проекте. Так началась программа, которая позже получила название Space Station Freedom.

К проекту присоединились Европейское космическое агентство (ESA), японское агентство NASDA (сегодня — JAXA) и Канадское космическое агентство (CSA). В 1988 году название Freedom стало официальным.

Какой должна была стать Freedom

Freedom проектировалась как модульная станция, рассчитанная на многолетнюю эксплуатацию и постоянное присутствие экипажа.

На станции планировалось разместить:

жилые модули;
научные лаборатории;
внешние платформы для экспериментов в открытом космосе;
мощные солнечные батареи;
роботизированный манипулятор;
несколько стыковочных узлов для приема космических кораблей.

Одной из самых впечатляющих особенностей проекта были огромные ферменные конструкции, на которых должны были размещаться солнечные батареи, радиаторы системы охлаждения и научное оборудование.

Первые варианты станции предполагали схему Dual Keel («двойная ферма») — настолько масштабную, что Freedom стала бы крупнейшим искусственным объектом, когда-либо собранным человеком на орбите. Позже от этой конфигурации отказались из-за высокой стоимости.
Почему проект оказался под угрозой
Практически сразу после начала разработки стало ясно, что проект намного сложнее и дороже первоначальных оценок.

За несколько лет NASA неоднократно перерабатывало конструкцию станции, стараясь уменьшить стоимость без потери основных возможностей.

В начале 1990-х годов стоимость Freedom оценивалась уже примерно в 30 миллиардов долларов, а Конгресс США регулярно обсуждал возможность закрытия программы.

В 1993 году Палата представителей США сохранила финансирование проекта с минимальным перевесом — 216 голосов против 215.
Как Freedom превратилась в МКС
После окончания холодной войны США и Россия начали активно сотрудничать в космосе.

В 1993 году было принято решение объединить программу Freedom с российскими разработками для проекта «Мир-2», а также использовать опыт, полученный во время эксплуатации станции «Мир». Так появился проект Международной космической станции.

Первым модулем МКС стала «Заря», выведенная на орбиту 20 ноября 1998 года. Модуль был построен российским Центром имени Хруничева по контракту с NASA и финансировался Соединенными Штатами.

4 декабря 1998 года к «Заре» пристыковался американский модуль Unity, созданный с использованием технических решений, разработанных в рамках программы Freedom. Именно с этого момента началась сборка Международной космической станции.

Интересные факты

Freedom должна была собираться исключительно с помощью многоразовых кораблей Space Shuttle. Для этого планировалось выполнить более двадцати полетов шаттлов.

За время существования проекта NASA несколько раз полностью перерабатывало конструкцию станции, значительно меняя ее размеры и конфигурацию.

Марс мог стать советским. История отменённой миссии ТМК

Пока США готовились к высадке на Луну, в СССР разрабатывали ещё более амбициозный проект — ТМК (Тяжёлый межпланетный корабль). Его целью был не просто полёт, а первая пилотируемая экспедиция к Марсу.

По проекту корабль должен был иметь массу около 75–100 тонн и собираться прямо на околоземной орбите из нескольких модулей, выведенных сверхтяжёлой ракетой Н-1. Экипаж — 3 космонавта.

Полёт планировался по схеме облёта Марса без посадки. Вся экспедиция должна была занять примерно 3 года — около 1,5 лет до Марса и столько же обратно. Во время пролёта экипаж должен был провести детальную фотосъёмку планеты, научные наблюдения и дистанционные исследования.
Инженеры предусмотрели множество технологий, которые даже сегодня остаются актуальными:
• искусственную гравитацию за счёт вращения отсеков;
• замкнутую систему жизнеобеспечения с регенерацией воды и воздуха;
• защиту от солнечной радиации;
• электрореактивные двигатели для части вариантов проекта и даже возможность использования ядерной энергетической установки.

Самый известный вариант предполагал старт в 1971 году, облёт Марса в 1972-м и возвращение на Землю в 1974 году.

Но полёт так и не состоялся. Главная причина — серия неудачных запусков ракеты Н-1, без которой собрать такой корабль было невозможно. После закрытия лунной программы СССР сосредоточился на орбитальных станциях «Салют», а ТМК остался лишь на чертежах.

Интересно, что многие идеи ТМК — длительная автономность экипажа, регенерация ресурсов и защита от радиации — сегодня снова используются при разработке проектов пилотируемых экспедиций к Марсу.

NetLander — миссия, которая могла навсегда изменить изучение Марса, но так и не покинула Землю

Когда говорят об исследовании Марса, чаще всего вспоминают марсоходы Spirit, Opportunity, Curiosity, Perseverance или посадочную станцию InSight. Но существует проект, который редко оказывается в центре внимания, хотя по своей задумке он был одним из самых революционных в истории планетологии. Речь идёт о NetLander — европейской миссии, которая должна была стать первой сетью научных станций на поверхности другой планеты.

Вместо одного посадочного аппарата инженеры предложили отправить сразу четыре одинаковые автоматические станции, расположив их на большом расстоянии друг от друга. Такая схема позволяла получать данные сразу из нескольких регионов Марса и наблюдать процессы в масштабах всей планеты, а не только в одной точке. Именно поэтому проект получил название NetLander — «сеть посадочных аппаратов».

Главная идея проекта

До появления NetLander все посадочные миссии фактически изучали лишь небольшую область вокруг места посадки. Учёные понимали, что этого недостаточно, чтобы разобраться, как устроен Марс внутри.

Четыре станции должны были работать одновременно, словно единая сеть. Если где-то происходило марсотрясение, все аппараты фиксировали момент прихода сейсмических волн. По разнице во времени можно было определить место возникновения толчков, глубину очага и особенности внутреннего строения планеты. Такой же принцип используется сетью сейсмических станций на Земле.

По сути, NetLander должен был стать для Марса тем же, чем глобальная сеть сейсмостанций является для нашей планеты.

Что должны были изучать станции?

Несмотря на сравнительно небольшие размеры, каждый аппарат представлял собой полноценную научную лабораторию.

Основные задачи миссии включали:

• регистрацию марсотрясений;

• определение размеров и строения ядра Марса;

• изучение толщины коры и мантии;

• поиск подповерхностного льда с помощью георадара;

• исследование магнитного поля;

• наблюдение за погодой, температурой, давлением и скоростью ветра;

• изучение электрических процессов в атмосфере;

• анализ свойств марсианского грунта;

• панорамную съёмку поверхности.

Интересно, что в проекте также рассматривалась возможность установки микрофона. Это произошло почти за два десятилетия до того, как марсоход Perseverance впервые записал звуки Марса.

Где собирались посадить аппараты?

Инженеры специально выбирали места так, чтобы станции находились как можно дальше друг от друга.

Три аппарата планировали разместить в районе вулканической провинции Тарсис — месте, где расположен Олимп, крупнейший вулкан Солнечной системы.

Четвёртую станцию собирались посадить возле гигантского ударного бассейна Эллада. Благодаря такому расположению сейсмические волны проходили бы через большую часть Марса, позволяя буквально «просвечивать» его внутреннее строение.

Как проходила бы посадка?

Сначала аппарат входил в атмосферу в теплозащитном экране.

Затем раскрывался сверхзвуковой парашют.

Перед самым касанием поверхности надувались специальные воздушные подушки, которые смягчали удар о грунт.

После остановки станция автоматически раскрывала солнечные батареи, включала научные приборы и начинала работу без участия операторов.

Самый важный прибор

Главным инструментом NetLander был сверхчувствительный сейсмометр.

Именно благодаря ему учёные надеялись определить размеры ядра Марса, выяснить, остаётся ли оно жидким, измерить толщину коры и понять, насколько геологически активна планета сегодня.

Интересно, что после закрытия проекта работа над этим прибором не прекратилась. Его развитие привело к созданию знаменитого сейсмометра SEIS, который позже установили на посадочную станцию NASA InSight. Именно SEIS впервые зарегистрировал настоящие марсотрясения.

Получается, что часть наследия NetLander всё-таки добралась до Марса.

Почему миссию отменили?

Главной причиной стали деньги.

Первоначально NetLander был частью более масштабной программы PREMIER, включавшей также орбитальный аппарат для связи и картографирования.

Однако стоимость проекта постоянно росла. После пересмотра бюджета Французское космическое агентство CNES отказалось от миссии, а Европейское космическое агентство сосредоточилось на других программах.

К моменту закрытия большая часть научной аппаратуры уже находилась в разработке.

Наследие проекта

Хотя NetLander так и не отправился к Марсу, его влияние оказалось гораздо больше, чем может показаться.

Разработанные технологии использовались в последующих европейских исследованиях планет, а опыт создания сверхточного сейсмометра напрямую помог появлению миссии InSight.

Сегодня многие специалисты считают NetLander одной из самых больших упущенных возможностей в истории исследования Марса. Если бы проект состоялся, человечество получило бы первую сеть автоматических научных станций на поверхности другой планеты почти на десять лет раньше, чем это удалось реализовать хотя бы частично.

Иногда самые важные космические миссии остаются только на бумаге. Но именно такие проекты нередко становятся фундаментом для будущих открытий, даже если их собственный старт так и не состоялся.