В космос отправился спутник «Бион-М2» — чтобы выяснить, как невесомость и радиация на орбите влияют на мышей и муравьев Но зачем, если в космос уже летают люди? И при чем здесь уход России с МКС?
На космодроме Байконур состоялось нечастое в последние годы событие: на орбиту отправился российский научный аппарат «Бион-М2» с мышами, дрозофилами, муравьями, культурами клеток, водорослями и растениями на борту. Глава «Роскосмоса» Дмитрий Баканов заявил, что от результатов экспериментов на биоспутнике будет зависеть один из важнейших параметров будущей российской космической станции РОСС (или РОС) — наклонение ее орбиты. Рассказываем, как связаны задачи «Биона» и будущее российской пилотируемой космонавтики.
История МКС подходит к концу. В России хотят перейти на «национальную» орбиту, что сопряжено с риском для здоровья космонавтов
Эпоха Международной космической станции, возможно, самого дорогого научного проекта в истории (цена МКС превышает 100 миллиардов евро, а каждый год ее эксплуатации требует около трех миллиардов долларов только из бюджета NASA), подходит к концу.
Первый модуль станции, получивший имя «Заря», был выведен на орбиту в 1998 году и рассчитан на 15 лет службы. И хотя срок его эксплуатации был продлен до 2028 года, бесконечно работать он все-таки не сможет. Корпус одного из главных модулей станции — модуля «Звезда» — был построен еще в 1985 году и тоже рассчитан на 15 лет службы. Еще в 2019 году этот модуль стал источником проблем из-за утечки воздуха в одном из отсеков. В июле 2025-го «Роскосмос» объявил, что утечку удалось перекрыть, но никто не может гарантировать, что не возникнет новая или не появится какая-то иная проблема. Таким образом, вопрос о сведении МКС с орбиты с надеждой на создание новой станции (или станций) с каждым годом становится все острее.
Однако никто из участников не хочет хоронить МКС раньше времени. Россия заявляла о возможном выходе из проекта к 2025 году, но на практике этого не произошло, и вероятнее всего, страна останется на МКС до самого конца — по текущим планам это 2030 год, но, конечно, не исключены новые продления срока эксплуатации.
Нежелание расставаться с МКС объяснимо: партнеры не только не хотят сжигать в атмосфере высокотехнологичную и крайне дорогостоящую научную лабораторию — станция представляет для них понятную точку приложения усилий, осязаемую причину для существования пилотируемой космонавтики.
Станция — наглядный ответ на вопрос, зачем тратить каждый год миллиарды долларов на ракеты-носители, пилотируемые корабли, подготовку космонавтов. И «Роскосмос» сегодня нуждается в таком ответе едва ли не больше, чем NASA.
Американская космонавтика тоже испытывает идеологический кризис. Почти каждый американский президент, приходя к власти, пытался сформулировать понятную цель для пилотируемых полетов. Скажем, Джордж Буш — младший запустил программу Constellation, амбициозный план возвращения на Луну, пришедший следом Барак Обама поменял цель на миссию к астероиду, Дональд Трамп на первом сроке снова повернулся к Луне и запустил программу «Артемида».
Несмотря на эту постоянную чехарду, американская космическая отрасль все же развивается: создана и совершила первый полет сверхтяжелая лунная ракета SLS, два раза летал в беспилотном режиме лунный корабль «Орион», строятся модули окололунной станции «Дип Спейс Гейтуэй». И это если говорить лишь о государственной космонавтике, без учета частной. Впрочем, с каждым годом делать это становится все сложнее, ведь SpaceX уже сейчас вполне сопоставима по возможностям с NASA; у нее есть собственные, уже испытанные и летающие пилотируемые корабли. И даже если завтра МКС сойдет с орбиты, а лунная программа будет отменена, американская пилотируемая космонавтика останется. Илон Маск вполне сможет возить на орбиту туристов и исследователей, как он это уже делает, а другие частники, например компания Axiom, построят орбитальную станцию.
Перспективы российской космонавтики после завершения работы МКС намного мрачнее.
Планы на будущее у «Роскосмоса» меняются едва ли не чаще, чем у американских коллег. В 2017 году Россия планировала участвовать в строительстве окололунной станции и строить для нее шлюзовой модуль. То есть «Роскосмос» хотел продолжить сотрудничество с NASA после МКС и сделать вместе следующий шаг — к Луне. Но в 2021 году Россия отказалась от участия в проекте, ссылаясь на нежелание быть в нем на вторых ролях. Вместо этого «Роскосмос» договорился о сотрудничестве с Китаем в создании международной лунной станции, «деревни луноходов», одним из элементов которой должны были стать посадочные зонды. Первый из них, «Луна-25», уже разбился.
У российской лунной программы, в отличие от американской, пока нет ни ракеты, ни корабля. Нет и уверенности, что они будут созданы в скором будущем.
В итоге точкой приложения усилий, мотивом для существования российской пилотируемой космонавтики после завершения срока жизни МКС должна будет стать новая станция — ВШНС («Высокоширотная национальная станция»), она же РОСС (Российская орбитальная служебная станция), или просто РОС.
Проект национальной станции в «Роскосмосе» обсуждают с 2014 года. В любых реалистичных вариантах его масштаб будет довольно скромным (хотя на фоне МКС любая будущая станция будет выглядеть скромно), и, чтобы постройка станции не выглядела простым возвращением в 1980-е, в эпоху станции «Мир», для нее потребовались существенные отличия и особенности, а также новые задачи.
- Во-первых, станция должна работать на «национальной» орбите. Наклонение орбиты МКС — чуть больше 50 градусов — не очень удобно для наблюдения за территорией России и поддержания связи с ней; станция видна под очень малым углом и слишком недолго. Поэтому первоначальный проект предполагал орбиту с наклонением 64,8 градуса.
- Во-вторых, планировалось, что в составе станции будет работать свободно летающий модуль ОКА-Т — модуль-лаборатория, способный отделяться от станции, летать самостоятельно, проводить эксперименты, которым не будут мешать перемещения космонавтов, и возвращаться обратно. В планах был и надувной модуль, и модуль с центрифугой.
Первоначально рассматривался вариант использовать для сепаратной станции модули, запланированные для МКС: «Науку», «Причал», НЭМ (научно-энергетический модуль). Однако в итоге «Наука» и «Причал» остались в составе МКС, а роль базового модуля российской станции досталась НЭМу, корпус которого сейчас находится в цехах РКК «Энергия». Подробнее об этом вы можете прочитать в материале «Прекрасная РОСС будущего» на N + 1.
Помимо состава модулей, со временем менялись и параметры орбиты будущей станции. В 2022 году Дмитрий Рогозин объявил, что РОСС будет работать на орбите с наклонением 96–98 градусов, то есть на «суперполярной» орбите, в апреле 2024-го «Роскосмос» заявил, что эскизный проект новой станции утвержден и предусматривает наклонение орбиты в 97 градусов. Как оказалось, история на этом не кончилась: нынешний глава «Роскосмоса» Дмитрий Баканов уже в июле 2025 года отметил, что вопрос об орбите перспективной Российской орбитальной станции еще не решен и что, возможно, для нее будет нужна орбита, которая сделает возможным сотрудничество с американскими коллегами.
В итоге глава «Роскосмоса» заявил, что наклонение орбиты будут выбирать по итогам экспериментов на борту «Биона» — именно они должны показать, в какой степени безопасно для космонавтов работать на полярной орбите.
Новый «Бион» — продолжение серии миссий, стартовавших еще в середине 1970-х
«Бион» — это серия возвращаемых космических аппаратов, предназначенных для биологических экспериментов в космосе, прежде всего для изучения влияния радиации и невесомости на живые организмы. Технически этот аппарат — прямой наследник корабля «Восток», на котором Юрий Гагарин совершил первый полет в космос (он построен по такой же схеме), а также спутников фоторазведки серии «Зенит». Его характерная черта — «шарик», спускаемый аппарат сферической формы диаметром 2,5 метра.
Первый «Бион» («Космос-605») был запущен в октябре 1973 года, на его борту в космос отправились черепахи, крысы, насекомые (в том числе мухи-дрозофилы) и грибы.
Впоследствии на борту «Бионов» на орбиту путешествовали самые разные существа: тритоны, саламандры, жуки, рыбы, растения и их семена, водоросли, микроорганизмы. Самыми знаменитыми пассажирами были обезьяны — макаки-резусы, которым давали собственные имена. Все эти живые организмы проводили на орбите от пяти дней до трех недель, после чего возвращались на Землю в спускаемом аппарате. В программах экспериментов участвовали ученые из многих стран, как из советского блока, так и из-за его пределов: из Франции, Германии, Нидерландов и США.
Для американцев участие в проекте породило репутационные проблемы: защитники прав животных заявляли, что двухнедельный полет в пристегнутом к аппарату положении для обезьян равносилен жестокому обращению. В октябре 1996 года активисты PETA захватили офис главы NASA Дэна Голдина, пытаясь добиться отмены запуска очередного аппарата — «Биона-11».
Голдин пообещал, что с животными будут обращаться «гуманно», и в декабре 1996 года «Бион-11» отправился на орбиту. На его борту были улитки, мухи, бактерии и обезьяны Лапик и Мультик. Спускаемый аппарат успешно приземлился на севере Казахстана недалеко от Костаная спустя две недели, но через три дня Мультик умер при послеполетном обследовании. В результате NASA отказалось от дальнейшего участия в проекте, и «Бион-12» был отменен.
В полетах биоспутников наступила длинная пауза. За период с 1997 по 2013 год в космос летали только два аппарата «Фотон», предназначенные в основном для материаловедческих экспериментов. Они возили в космос тритонов, гекконов, улиток и микроорганизмы, но не млекопитающих.
Звери снова полетели в космос в 2013-м: на орбиту был запущен модернизированный биоспутник «Бион-М1» — с монгольскими мышами-песчанками, черными мышами чистой линии С57black/6, гекконами, рыбками-цихлидами (это был эксперимент немецких ученых Omegahab), микроорганизмами, растениями, а также с «искусственными метеоритами» (базальтовыми пластинами с образцами бактерий внутри) на внешней поверхности спускаемого аппарата.
Всего в научной программе было 19 экспериментов. Задачи, по большому счету, оставались теми же, что и в советской программе биоспутников, — исследовать, как именно невесомость и радиация влияют на живые организмы, но в этот раз на новом научном и технологическом уровне. В частности, предполагалось проверить, как после полета изменится активность (экспрессия) генов. Именно поэтому на борту были мыши чистой линии, чей геном на тот момент был изучен уже очень хорошо.
Спустя месяц после старта аппарат совершил посадку в районе Оренбурга, после чего стало известно, что значительная часть животных погибла. Не выжили все восемь мышей-песчанок; из 45 мышей вернулись живыми только 16; погибли все рыбы. Из крупных животных пережили путешествие в полном составе только гекконы.
Комиссия, созданная для выяснения причин гибели животных, выяснила, что блок, где находились мыши, вышел из строя из-за отказавшего предохранителя.
Тем не менее, несмотря на потери и вынужденную перекройку программы послеполетных исследований, ученые заявили, что им удалось получить важные сведения о влиянии факторов космического пространства на живые организмы. В сентябре 2013 года они и их американские коллеги опубликовали меморандум, в котором призвали продолжить программу:
Российские и американские исследователи, принимавшие участие в проекте «Бион-М» № 1, убеждены в том, что исследования на животных как на беспилотных, так и пилотируемых аппаратах совершенно необходимы для выявления, изучения и уменьшения рисков и, в конечном счете, успешного освоения космического пространства человеком.
Эксперимент должен помочь «Роскосмосу» определиться с орбитой для будущей космической станции. До сих пор этого сделать не удавалось
В 2015 году «Роскосмос» заключил с самарским РКЦ «Прогресс», который строил все предыдущие «Бионы», контракт на постройку нового аппарата — «Биона-М2». В тот момент предполагалось, что спутник полетит в 2019 году, а в 2022 году должен был стартовать уже третий «Бион-М».
Как это часто бывает в космонавтике, сроки постоянно «сдвигались вправо», при этом сильно менялись и планы миссии. Первоначально планировалось, что аппарат выведут на орбиту высотой около 800–1000 километров, чтобы проверить, как на животных влияет длительное пребывание в радиационных поясах — областях околоземного пространства, где накапливаются частицы высоких энергий и радиация примерно в 10 раз выше, чем на орбитах предыдущих «Бионов» высотой около 500–600 километров.
В 2021 году рассматривали вариант вывода аппарата на высокоэллиптическую (вытянутую) орбиту с апогеем 17–20 тысяч километров, но скоро от проекта пришлось отказаться — это потребовало бы слишком много переделок.
Однако и от орбиты высотой 800 километров в итоге тоже отказались: в апреле 2021 года Дмитрий Рогозин, тогдашний гендиректор «Роскосмоса», заявил, что такие параметры орбиты хороши для подготовки путешествия к Луне (которое требует преодоления радиационных поясов), а для России намного важнее исследовать условия на полярной орбите, где будет, как тогда предполагалось, работать будущая пилотируемая станция.
С тех пор наклонение орбиты многократно обсуждалось, и вопрос о том, где же будут работать российские космонавты, все еще не решен. Нынешний глава «Роскосмоса» Дмитрий Баканов заявил, что орбиту будут определять по итогам полета «Биона»: «Проект… реализуется… чтобы изучить воздействие космического пространства на живой организм на этом наклонении. Если никаких проблем не возникнет, то мы сможем уже рассматривать варианты запуска людей на это наклонение».
Итак, «Бион-М2» будет выведен на орбиту высотой 360–370 километров (на 50–60 километров ниже, чем орбита МКС) и наклонением 96,6 градуса (у орбиты МКС 51,6 градуса).
Существенная с точки зрения биологии разница состоит в том, что, двигаясь по такой орбите, аппарат на каждом витке дважды проходит через приполярные области планеты. В этих зонах конфигурация магнитного поля Земли такова, что уровень радиации на 30 процентов выше — за счет вклада заряженных частиц. Это связано с расположением и ориентацией магнитного поля Земли, которое защищает планету от заряженных частиц. Полярные сияния наблюдаются в основном у полюсов именно потому, что заряженные частицы двигаются вдоль силовых линий поля и в приполярных областях попадают в верхние слои атмосферы, где и вызывают свечение.
На борту аппарата — 19 научных приборных комплексов для биологических и материаловедческих экспериментов. Главные члены «экипажа» — те же черные линейные мыши, но теперь их не 45, а уже 75. Кроме них летят мухи-дрозофилы, культуры клеток, растения, микроорганизмы и муравьи — участники эксперимента, подготовленного школьниками из московского лицея «Воробьевы горы». Полет продлится около 30 суток.
«Медуза»