2023 рік у космосі: найцікавіше для України та світу

2023-й добігає кінця, тож саме час озирнутися назад та згадати всі визначні космічні звершення, що відбулися цього року. Індійська присутність на Місяці, довготривала юпітеріанська місія Європи, повернення зразків астероїда на Землю, новітні телескопи з дослідження темної енергії і матерії та навіть супутники-шпигуни північнокорейського диктатора — через призму цих подій дуже легко зрозуміти 2023 рік у космонавтиці.

Супутникове спостереження за Землею: три різні погляди

Низка цікавих змін відбулася цього року в секторі спостереження за Землею. Власне, з цього і почався космічний рік: SpaceX в межах місії Transporter-6 на ракеті Falcon 9 з космодрому бази ВПС США на мисі Канаверал 3 січня успішно вивела на орбіту перший у світі моніторинговий супутник для ведення точного землеробства — EOS SAT-1 розробки EOS Data Analytics сумісно з Dragonfly Aerospace.

Моніторингові супутники стали основним вектором втілення новаторських рішень та підходів. EOS SAT-1 це підтверджує — з орбіти супутник спостерігає за станом рослин та посівних культур, лісовими угіддями, рівнем викиду СО₂ та ненормованим використанням пестицидів і добрив. Він здатен до мультиспектральної зйомки у 11 доступних діапазонах, що дозволяє здобути повну інформацію про стан посівних земель. Аналіз отриманих зображень здійснюється за допомогою систем штучного інтелекту — ще одного актуального рішення від компанії EOS Data Analytics. 

Окрім підвищення рівня аграрного менеджменту, EOS Data Analytics робить велику справу і для самої України, залучаючи до проєкту вітчизняних фахівців. Українська SETS (Space Electric Thruster Systems) відповідальна за розробку електричного двигуна для коригування орбітального положення супутника — ST-25, а дніпровська Flight Control Propulsion надрукувала двигун та основні конструктивні елементи супутника на 3D-принтері промислового виробництва. 

Оскільки EOS SAT-1 призначений для спостереження за сільськогосподарськими угіддями, він розташувався на сонячно-синхронній орбіті. Особливості орбіти дозволяють двом його оптичним камерам DragonEye завжди спрямовуватися на сонячну сторону Землі. Добова площа покриття EOS SAT-1 сягає 1 млн кв. км. Наразі в планах компанії до 2025 року — виведення ще шести моніторингових супутників на орбіту. Разом площа охоплення сузір’я перевищуватиме 12 млн кв. км.

До слова, січнева місія Transporter-6 розгорнула на орбіті не тільки EOS SAT-1 — на борту було ще 114 корисних вантажів. Серед них — три супутники від фінської ICEYE. Січневий запуск не став цілковито вдалим для цієї компанії — один із трьох її моніторингових супутників зруйнувався при розгортанні. Однак компанія компенсувала цю втрату під час наступних космічних стартів цього року: у червні та листопаді ICEYE розмістила на орбіті ще вісім супутників спостереження (по чотири за кожний запуск). Загалом фінська компанія планує розширити своє сузір’я до 18 зондів.

Супутники ICEYE відрізняються від EOS SAT-1 не тільки за призначенням, але й за технологією — агросупутники роблять зйомку в оптичному діапазоні, а фінські пропонують рішення з радарами із синтетичною апертурою (SAR). Ця технологія дозволяє здійснювати спостереження у радіодіапазоні, незалежно від напрямку променів світла. Таким чином SAR може вести спостереження у будь-яку пору доби та за будь-яких погодних умов: радіопромені просто проходять скрізь — там, де світло нездатне. Кількість SAR-супутників над зоною інтересу також надає більшу кількість площин, підвищуючи рівень загальної обізнаності про ландшафт території. 

Компанія добре знайома українцям, оскільки один із її новітніх супутників спостереження Україна придбала для потреб супутникової розвідки з метою протидії російській армії. Відмітимо, що угода відбулася за прямої підтримки Макса Полякова — засновника групи компаній Noosphere. Дивовижно, за примхою долі, саме фінський супутник ICEYE зараз допомагає ще й захищати українське зерно, яке так прагне виростити EOS Data Analytics. Показовий приклад партнерської солідарності у скрутні часи. 

На іншому кінці світу справи з використанням ресурсу супутникового спостереження за Землею зовсім інакші. 21 листопада Північна Корея з третьої за рік спроби запустила на орбіту свій перший супутник-шпигун для цілодобового спостереження за територією корейського півострова — про це сигналізували Японія та Південна Корея. 

Відео запуску Malligyong-1 від 21 листопада 2023 року

КНДР свій розвідувальний Malligyong-1 називає “законним правом на підсилення власних можливостей до самооборони”. Звісно, у притомного світу — жодних ілюзій щодо оборонного призначення цього космічного апарата. 

Досвід запусків трьох вище перерахованих видів супутників спостереження вельми показовий. Якщо українська компанія сприяє вирощуванню зерна, а фінська може надати доступ до гіперчутливих спостережень ландшафту у радіоспектрі, північні корейці виводять свої зонди для шпигунства та потенційно військового застосування. Такі от три різні погляди на одну технологію.

До того ж тут дуже цікаво спостерігати за цифрами. За швидкістю та кількістю розгорнутих на орбіті апаратів дві молоді приватні супутникові компанії перевершують увесь виробничий “потенціал” цілої країни північнокорейської диктатури. Звісно, це завдяки також і ракетним можливостям США, адже цьогоріч лише на американський приватний сектор припадала левова частка ракетних запусків, з яких безпосередньо SpaceX провела 92 (йдеться тільки про Falcon 9 та Falcon Heavy станом на 20 грудня 2023 року). Загалом же 2023 рік уже відмітився новим рекордом за частотою ракетних стартів. Так, на середину грудня їх уже 211. 

Присутність на Місяці: три різні спроби

Зацікавленість у присутності на Місяці теж стала однією з головних тем для космічних компаній у 2023-му. Цього року у місячних перегонах було троє претендентів, які ставили за мету здійснення м’якої посадки на супутник Землі. Не всім їм пощастило. 

Індійська організація космічних досліджень (ISRO) спробувала першою, запустивши вже третю за рахунком місячну місію Chandrayaan-3, що стартувала 14 липня 2023 року на індійській триступеневій ракеті середньої підйомності LVM-3 з Космічного центру Сатіша Дхавана.

Chandrayaan-3 мала досягти цілей, яких чотирма роками раніше не добилася Chandrayaan-2 — вихід на орбіту Місяця, посадку на його поверхню апарата Vikram та розгортання там роботизованого ровера Pragyan. Місячна місія Chandrayaan-3 цікава ще й тим, що її посадковий модуль спрямувався на найбільш південну з коли-небудь обраних посадкових зон на Місяці.

Через особливості обраної траєкторії запуску Chandrayaan-3 знадобився майже 21 день, щоб дістатися Місяця. 5 серпня 2023 року космічний апарат вийшов на заплановану орбіту, а 23 серпня його посадковий модуль Vikram успішно торкнувся місячної поверхні, зробивши Індію четвертою країною в світі, яка здійснила м’яку посадку на супутник Землі. 

Після того як Vikram вдало завершив посадку на Місяць, відповідальна за реалізацію космічної місії команда ISRO визначила, що модуль містить ще понад 100 кг палива, які можна використати для переміщення зонда на віддалену навколоземну орбіту. Спроба повернути Chandrayaan-3 на орбіту Землі не була анонсована ISRO заздалегідь та відбулася за кілька етапів, що тривали з 9 жовтня до 22 листопада. За цей час зонд здійснив низку орбітальних маневрів, що допомогли йому полишити орбіту Місяця та попрямувати до нашої планети. Коли 22 листопада Chandrayaan-3 виконав свій перший перигей на віддаленій навколоземній орбіті (154 тис. км від Землі), ISRO оприлюднила інформацію стосовно цього несподіваного перельоту, заявивши, що відтепер і Індія має відпрацьований механізм доставки місячних зразків на Землю під час реалізації майбутніх посадок на супутник (за попередніми планами, Chandrayaan-4 має стартувати не раніше 2026 року). 

Тепер уже вельми комічно сприймаються серпневі заяви роскосмосу, який намагався випередити ISRO у її спробі першою здійснити посадку на Місяць. Запущений 10 серпня 2023 року на ракеті “Союз 2.1б” російський посадковий модуль “Луна-25” зійшов з орбіти і розбився об місячну поверхню. За планами роскосмосу, зонд мав вирушити надкороткою місячною траєкторією, діставшись поверхні супутника вже 19 серпня, на чотири дні раніше запланованої посадки індійського Vikram. 

Отже, у ролі міжзоряного пєпєлаца виступила “Луна-25” — космічна посадкова платформа, проєкт якої розроблявся рф, починаючи з 1997 року. Щосили оновлена імперія зла прагла відродити місячну спадщину радянської програми, остання місія якої, “Луна-24”, відбулася ще у середині 70-х років минулого століття. Космічна програма росії марила цими привидами минулого, але мрії не мали нічого спільного з реальністю — 19 серпня зв’язок із посадковим модулем перервався. Після нетривалої отетерілої паузи роскосмос оголосив про втрату космічного апарата. Уламки “Луни-25” залишилися десь на Місяці, резюмуючи 27-річний період змарнованого росіянами часу.

Японське агентство аерокосмічних досліджень (JAXA) у вересні теж намагалося підкорити місячний ґрунт. Проте, на відміну від перших двох кандидатів, Японія пішла більш характерним для себе, зваженим шляхом розвитку подій. 

Космічний посадковий модуль SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) був запущений на борту ракети-носія H-IIA № 47 (H-IIA F47) з космічного центру “Танегасіма” вранці 7 вересня 2023 року (японський стандартний час, JST). Разом із місячним модулем ракета запустила на орбіту Місяця і надсучасну рентгенівську обсерваторію X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), яку JAXA розробляло сумісно з NASA. Рентгенівська астрономічна обсерваторія призначена для вивчення структуроутворення Всесвіту, дослідження космічної плазми та пошуку темної матерії і темної енергії. Наразі обидва космічних апарати — на шляху до перехідної орбіти Місяця, вдало завершивши 1 жовтня маневр з коректування орбіти. За попереднім планом, SLIM має здійснити посадку в районі кратера Шиолі вже у березні 2024 року.

Загалом зацікавленість країн та приватних компаній у присутності на Місяці зростала впродовж всього 2023 року. Це дуже показово демонструє збільшення учасників у американській ініціативі з дослідження Місяця — Artemis Accords (АА). Тільки за поточний рік кількість країн, що долучилися до угоди, зросла майже на 30%. До АА доєдналися Чехія, Іспанія, Еквадор, Індія, Німеччина, Нідерланди, Ісландія, Болгарія та Ангола. Таким чином, список членів Угод Артеміди на сьогодні зупинився на позначці 33 країни. США прагнуть удосконалити деякі положення Договору про космос (OST) щодо регламентації діяльності країн під час посилення присутності на Місяці та інших небесних тілах. Основні положення стосуються налагодження механізму реєстрації космічних апаратів та юридичного регламенту процесу видобутку позаземних ресурсів.

Щойно були написані Artemis Accords, їх почала активно критикувати КНР. Навколо власного проєкту з майбутньої побудови Міжнародної дослідницької станції на Місяці (ILRS) Пекін теж створив низку положень, та навіть міжнародні інституції задля посилення їхньої юридичної сили. Китайська альтернатива AA поступово доповнюється новими країнами-учасницями, що долучаються до проєкту побудови і подальшої експлуатації станції. Наразі до цього списку входять КНР, Венесуела, Пакистан, ОАЕ, Південна Африка, Азербайджан, рф та Білорусь, а також Азійсько-Тихоокеанська організація космічного співробітництва (APSCO). 

Задля досягнення мети з підкорення Місяця КНР робить велику ставку на модернізацію свого ракетного парку. Цього року орбіти досягла перша у світі ракета на метановому паливі (суміш рідкого метану з рідким киснем) — Zhuque-2, яка 12 липня 2023 року з другої спроби підкорила орбіту. Нове більш дешеве й доступне паливо може надати ракетам необхідну потужність для доставки великих обсягів корисних вантажів на Місяць, що будуть використані у побудові місячних баз та дослідницьких станцій.

Американська SpaceX також готується до перегонів за Місяць — у другій половині року компанія провела два запуски своєї надважкої ракети Starship/Superheavy. І якщо перший її старт від 20 квітня одразу спіткали проблеми (не запустилися всі 33 двигуни Raptor та згодом стався неконтрольований спін ракети), другий тестовий політ 18 листопада пройшов значно краще. Під час нього Starship/Superheavy продемонструвала успішне розділення двох ступенів, але потім втратила космічний корабель Starship. Це відбулося на 8,03 хв місії, коли корабель перебував на висоті 148 км, розвинувши швидкість 24 122 км/год. 

Нагадаємо, NASA саме Starship/Superheavy обрало для досягнення всіх цілей місячної програми Artemis. Лише за попередніми розрахунками, на це знадобиться близько 20 стартів надважкої ракети. Starship також задіяна у реалізації Human Landing System (HLS) — частини програми Artemis, що передбачає доставку людей на супутник нашої планети.

На Місяці, як і на Землі, можна помітити зростаючий рівень стратегічного суперництва, яке вже на повну силу розгортається і на земній орбіті. В жодної зі сторін немає ілюзій щодо затятості цього протистояння. 14 листопада 2023 року Американсько-китайська комісія з огляду економіки та безпеки представила свій щорічний звіт. У документі обсягом 741 сторінка описані основні виклики майбутньої конфронтації США та КНР, зокрема пильна увага приділена саме космічним перегонам. У підсумку зазначено, що для США така модель напружених відносин може стати “новою нормою”, яка, найімовірніше, стосуватиметься й активності на Місяці.

Сонячна система і глибокий космос: три вектори розвитку

Цьогоріч політичних протиріч не було помітно, мабуть, тільки у місіях з дослідження Сонячної системи та глибокого космосу. Головна увага зосередилася навколо трьох провідних векторів розвитку дослідницької діяльності на цьому напрямку: повернення зразків астероїдів, вивчення інших планетарних систем Сонячної системи та спостереження космосу за допомогою нових детекторів і обсерваторій.

Американське NASA досягло найбільших успіхів у першому з цих пунктів — щодо повернення зразків астероїдів. Свою семирічну місію з доставки ґрунту з астероїда Бенну у вересні завершив забірник аерокосмічного агентства — OSIRIS-REx. Космічний апарат скористався роботизованим механізмом для забору зразків TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism) під час 5-секундного точкового контакту з поверхнею астероїда Бенну в грудні 2018 року.

У контейнер для забору матеріалу мало потрапити не менше 60 г пилу та каміння з астероїда, проте, за попередніми заявами NASA, зонд перевиконав завдання. Лише за кілька днів, що минули після парашутного приземлення OSIRIS-REx 24 вересня у штаті Юта, як повідомило аерокосмічне відомство, вилучили понад 70,3 г пилу та кам’янистого ґрунту Бенну, який містився на зовнішній панелі роботизованого ковша. Пізніше в NASA пояснили, що це один із найбільш збагачених вуглецем зразків породи з коли-небудь доставлених на Землю.

Утім, контейнер, де зберігаються спеціально зібрані частинки астероїда, виявився заблокованим через заклинювання двох з 35 кріплень на герметичній камері з цим цінним матеріалом. Попри тимчасові труднощі з вивільненням основної маси зразків, США стали першою країною, що виконала місію з доставки каміння та пилу з астероїда на Землю.

Не чекаючи на відкриття головного блока капсули OSIRIS-REx, 13 жовтня NASA запустило ще одну місію з дослідження астероїда. Цього разу космічний апарат попрямував на зустріч з нікелево-металевим гігантом Психея 16 (вага 2,27⋅1019кг), найбільшим у Сонячній системі астероїдом М-типу. 

Psyche оснащений чотирма науковими інструментами: магнітометром PM, гамма та нейронними спектрометрами, мультиспектральною камерою і модулем оптичного лазерного зв’язку з Землею — інноваційною для NASA технологією передачі даних на космічні відстані за допомогою світла. За попередніми розрахунками, зонд має наблизитися до Психеї 16 уже 2029 року, з можливою затримкою до 2030-го. 

Цьогоріч також стартувала найдорожча космічна місія за всю історію Європейського космічного агентства (ESA) — експеримент з дослідження крижаних місяців Юпітера (JUICE). Як і Psyche від NASA, подорож JUICE не буде короткою: вісім років знадобиться апарату для того, щоб зайняти місце на орбіті, яка допоможе в найкоротший термін послідовно пролетіти повз Каллісто, Ганімед та Європу, а також дослідити три менші галілеївські супутники Юпітера. Запуск JUICE став ще й передостаннім стартом для ракети Ariane 5, яка остаточно припинила свої польоти цьогоріч трохи пізніше, очікуючи на заміну у особі Ariane 6, що наприкінці листопада провела успішні випробування своїх маршових двигунів. 

Нещодавно ESA оприлюднило фільм, який демонструє процес побудови космічного юпітеріанського зонда — “Створення JUICE” (Making of JUICE)

Цього року ESA досягло успіхів і в розгортанні нових детекторів для дослідження Всесвіту та пошуку темної енергії і темної матерії. Місія Euclide — це ширококутний космічний телескоп із 600-мегапіксельною камерою для запису видимого світла. Європейський зонд оснащено й спектрометром ближнього інфрачервоного діапазону та фотометром для визначення червоного зсуву спостережних галактик. 

ESA сподівається, що інструменти, встановлені на космічній обсерваторії Euclide, допоможуть краще зрозуміти процес утворення темної енергії та темної матерії — для цього телескоп виконуватиме точні заміри швидкості, з якою прискорюється наш Всесвіт, адже саме за це відповідають темні матерія й енергія. На початку листопада ESA опублікувало захоплююче відео перших знімків на 600-мегапіксельну камеру телескопа.

До цьогорічних активів ESA слід віднести й успішну демонстрацію технології деорбітера ADEO, яка відбулася 27 січня. Новий космічний апарат Європа пропонує використовувати для усунення уламків космічного сміття з орбіти — що є ще одним величезним викликом сучасності. 

Настільки різні згадані вище події добре описують основні тенденції, за якими наразі рухається космічний сектор. Більший рівень конкуренції поряд із новими міжнаціональними партнерствами та союзами, вочевидь, підштовхують розвиток усієї космічної галузі. Ця картина залишиться прогнозовано сталою, тож наступного року ми обов’язково побачимо перші великі місії з доставки корисних вантажів на Місяць (особливо в межах програми NASA — Commercial Lunar Payload Services), а також старт нового сімейства західних метанових ракет, які очікувано зможуть конкурувати з китайськими.