С лёгкой руки Ньютона земная наука ввела в практику спектральный анализ источников видимого света. К примеру, гелий сначала обнаружили в спектре Солнца и только 13 лет спустя нашли на Земле. Специалисты NASA и JAXA шагнули ещё дальше — рентгеновский телескоп XRISM, который запустят 26 августа, будет изучать невидимые или рентгеновские спектры. Это даст информацию о самых энергичных событиях и объектах во Вселенной, включая взрывы сверхновых и чёрные дыры.

Рентгеновская обсерватория XRISM в представлении художника. Источник изображения: NASA, JAXA

Собирать спектры — измерять температуру (или энергию) рентгеновских лучей — будет разработанный в NASA датчик Resolve разрешением 6 x 6 пикселей. Это настолько чувствительный инструмент, что его необходимо будет охладить до температуры всего на доли градуса выше абсолютного нуля.

«Спектры, собранные XRISM, будут самыми подробными из всех, которые мы когда-либо видели для некоторых явлений, которые мы будем наблюдать, — сказал Брайан Уильямс (Brian Williams), научный сотрудник проекта XRISM NASA в Центре космических полетов им. Годдарда. — Миссия позволит нам получить представление о некоторых наиболее сложных для изучения местах, таких как внутренние структуры нейтронных звезд и джеты [релятивистские струи] частиц, движущихся со скоростью, близкой к световой, которые испускают чёрные дыры в активных галактиках».

Датчик Resolve способен проводить спектроскопию рентгеновского излучения с энергией от 400 до 12 000 эВ (электрон-вольт), измеряя энергию отдельных рентгеновских лучей для формирования спектра. Для сравнения, энергия видимого света составляет около 2–3 эВ. Разложение рентгеновского излучения на спектральные составляющие даст информацию о химическом и физическом составе и свойствах изучаемых объектов и явлений. Мы не можем заглянуть внутрь нейтронной звезды или чёрной дыры, но по данным спектрального анализа сможем оценить, из каких элементов состоят ядра таких звёзд, и каковы физические параметры той или иной чёрной дыры.

Датчик Resolve

Вторым прибором у космической обсерватории XRISM стала камера Xtend. Её особенность — чрезвычайно большое поле обзора для рентгеновского диапазона. Оно примерно на 60 % больше среднего видимого размера полной Луны. Искать источники рентгеновского излучения на небе занятие непростое. Камера Xtend с расширенным полем обзора облегчит такие задачи.

Запуск обсерватории XRISM намечен на 26 августа. Пуск состоится на японской ракете-носителе H-IIA с комплекса в Космическом центре Танэгасима.

Как сообщило японское Министерство образования, науки и технологий, в ходе сегодняшних тестов на территории страны ракетного двигателя произошёл взрыв. По данным министерства, пострадавшие отсутствуют. Впрочем, ущерб в очередной раз нанесён японским космическим амбициям.

Источник изображения: Minoru Otsuka/The Asai Shimbun

Известно, что двигатель предназначался для ракеты Epsilon-S. Испытания проходили на принадлежащей Японскому агентству аэрокосмических исследований (JAXA) площадке. По официальным данным, взрыв произошёл приблизительно через минуту после начала тестирования двигателя второй ступени. Судя по короткому видео с местного телеканала, пламя сначала вырывалось с одной из сторон здания, в котором проходили испытания, а следом уже объяло всю постройку с последующим взрывом.

Хотя Япония уже успешно реализовала важные космические проекты, в ракетостроении в последнее время её преследуют неудачи. Новая ракета H-3 средней грузоподъёмности получила приказ на самоуничтожение в ходе дебютного полёта в марте, когда двигатель второй ступени не сработал так, как планировалось. В прошлом октябре неудача постигла японских ракетостроителей при запуске твердотопливной ракеты Epsilon-6. Наконец, стартап ispace не смог организовать успешную посадку модуля Hakuto-R в апреле — это была первая попытка мягкой посадки модуля на Луне под управлением частной компании.

Впрочем, череда неудач, похоже, постигла всю мировую аэрокосмическую отрасль. Не так давно пришлось отдать приказ на самоликвидацию суперкораблю Starship компании SpaceX, а буквально на днях взорвался ракетный двигатель BE-4 компании Blue Origin.

Новейшая ракета японского аэрокосмического агентства, стартовавшая с территории космического центра Танегасима в понедельник, отказала в первом же полёте. Через 5 минут 27 секунд после старта была отдана команда на отделение первой ступени и запуск второй, но зажигания в ответ на команду не последовало.

Источник изображения: JAXA

Известно, что руководство полётом вскоре после отказа отдало другую команду — на самоуничтожение, поскольку выполнить миссию, по данным агентства Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), не представлялось возможным. Это не первая попытка запуска H3 — в середине февраля запуск не состоялся из-за сбоя в электрической системе, отвечающей за энергообеспечение двигателей. Ракета несла ультрасовременный спутник наблюдения Advanced Land Observing Satellite-3 (ALOS-3), также известный, как DAICHI-3 — он предназначался для вывода на солнечно-синхронную орбиту и съёмки с разрешающей способностью до 0,8 м.

Ракета потенциально способна нести груз в 4 и более тонны на высоту в 500 км на солнечно-синхронную орбиту и 6,5 тонны и более — на геостационарную переходную орбиту. Она целое десятилетие разрабатывалась JAXA совместно с Mitsubishi Heavy Industries, многочисленные технические проблемы уже приводили к задержкам первого запуска.

Версия, вышедшая из строя в понедельник (H3-22), несла два боковых твёрдотопливных ускорителя, но их число можно будет увеличивать до четырёх для увеличения грузоподъёмности. Кроме того, применялись только два двигателя LE-9, хотя один из вариантов ракеты допускает использование трёх. Новая модель призвана заменить нынешнюю «рабочую лошадку» — ракету H-IIA, последний полёт которой должен состояться в 2024 году.

Новая модель должна стать более «гибкой», надёжной и дешёвой, чем её предшественница. Впрочем, у неё уже есть сильный конкурент на международном рынке — многоразовая Falcon 9 компании SpaceX. Тем не менее, по мнению отраслевых экспертов, прекращение сотрудничества России с некоторыми странами в аэрокосмической сфере и отсутствие эффективных конкурентов в Европе открывает для JAXA большие возможности на рынке коммерческих пусков. Известно, что в мае 2022 года Япония уже приняла решение активнее развивать аэрокосмическую программу.

Проекту H3 потребуется поддержка японского правительства — в первую очередь заказы на запуски, в том числе аппаратов для оборонного ведомства. В Японии считают, что H3 внесёт серьёзный вклад в обеспечение национальной безопасности, а в будущем ракета может сыграть важную роль при реализации проектов пилотируемых полётов.

Мощная передовая японская ракета H3, которая должна была отправиться в космос 17 февраля в 04:37 по московскому времени с территории космического центра Танегасима, оказалась неготовой к старту. Два двигателя LE-9 основной ступени сработали в штатном режиме, но один из твердотопливных боковых ускорителей неожиданно отказал, сорвав миссию.

Источник изображения: JAXA

Пока неизвестно, что стало причиной сбоя, для расследования потребуется больше времени. Это уже не первый случай, когда японское аэрокосмическое агентство JAXA откладывают старт H3 — государственное ведомство уже десятилетие разрабатывает ракету совместно с Mitsubishi Heavy Industries.

У JAXA большие планы на ракету H3, считающуюся весьма «гибкой» и экономически эффективной. Новый носитель призван заменить японскую «рабочую лошадку» H-IIA — если всё пойдёт согласно планам.

Сегодня планировалась отправка на орбиту спутника Advanced Land Observing Satellite-3 (ALOS-3), также известного как DAICHI-3. Разрешающая способность трёхтонного спутника позволит наблюдать объекты размером до 0,8 м на поверхности Земли. В частности, такая функциональность пригодится для мониторинга в случае катастроф и даже, возможно, в военных целях.

Изначально пуск планировалось осуществить несколькими днями ранее, но его пришлось отменить из-за неблагоприятных погодных условий. В этом году Япония уже выполнила одну орбитальную миссию, успешно выведя в космос спутник наблюдения IGS Radar 7 в конце января текущего года — с помощью ракеты H-IIA.

Проблемы с космическими стартами случаются довольно часто. Так, в январе сорвался первый космический пуск ракеты компанией Virgin Orbit с территории Великобритании, по данным компании, из-за неисправности топливного фильтра.

По данным аналитической компании Northern Sky Research, к 2031 году рынок услуг по продлению срока службы спутников на орбите достигнет $4,7 млрд. В основном речь идёт о дозаправке топливом, хотя также будет спрос на ремонт и буксировку космических аппаратов. Сегодня о планах влиться в этот рынок сообщило Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), которое вместе с компанией Astroscale Japan начнёт с разработки концепции.

Спутник проекта ELSA-d. Источник изображений: JAXA

Ранее компания Astroscale Japan продемонстрировала решение для сближения с космическим мусором — демонстратор ELSA-d (End-of-Life Services by Astroscale demonstration). Предложенная магнитная система захвата может быть распространена на системы сближения со спутниками для дозаправки, но не ограничится этим. В частности, Astroscale Japan вынашивает идеи использования роботизированных манипуляторов для стыковки со спутниками для дозаправки.

Специалисты JAXA и Astroscale Japan будут вместе в течение года разрабатывать концепцию службы дозаправки спутников, после чего сотрудничество выйдет на следующий этап. В чём он будет заключаться, сегодня сказать нельзя. Однако в долгосрочной перспективе JAXA рассчитывает запустить соответствующую коммерческую услугу не позже 2030 года. Кстати, расчет делается не только на поддержку национальной спутниковой группировки, но и на обслуживание спутников иностранного производства. В этой связи концепция предполагает дозаправку как приспособленных для этого спутников, так и неприспособленных.

Впрочем, наибольшую обеспокоенность у национальных космических агентств вызывает не проблема продления сроков службы спутникам, а рост объёмов мусора на орбите. Дозаправка спутников частично решит эту проблему, позволяя космическим аппаратам дольше оставаться на управляемых орбитах и сходить с них после окончательного списания.

Недавно японское аэрокосмическое агентство JAXA провело в космосе эксперимент с ракетными двигателями, работающими на водяном паре. Но воду можно расходовать намного эффективнее, если использовать её в качестве реактивной массы для электрических ионных ракетных двигателей. Это как перейти с паровозов на электровозы, чем обещают вместе заняться JAXA и компания Pale Blue.

Источник изображения: JAXA

Компанию Pale Blue создали учёные-выходцы из Токийского университета. Они разработали и создали электрическую спутниковую двигательную установку мощностью класса 30 Вт на основе воды как топлива. Традиционно электрические ионные двигатели использовали в качестве топлива сжатый под высоким давлением газ ксенон. Газ на катоде двигателя превращался в поток ионов и приводил космический аппарат в движение. Например, на этом типе топлива работали первый и второй японские зонды «Хаябуса», которые доставили на Землю образцы породы с астероида Рюгу.

Как показала практика, эксплуатация электрических двигательных установок с использованием сильно сжатого газа с давлением более 10 атмосфер сопряжена с трудностями, которых можно избежать, если использовать баки низкого давления и другое топливо. Вода и водяной пар, например, могут считаться идеальным топливом для таких двигателей — это экологически чисто и экономически выгодно.

Благодаря опыту JAXA и новым разработкам Pale Blue партнёры обещают разработать новые электрические двигатели на воде в качестве топлива. Агентство JAXA предоставит не только технологию катодных микроволновых ионных двигателей, но также технологию создания баков низкого давления для топлива (для воды). Это будет не просто бак в обычном понимании, а сильнопористое вещество на основе так называемых металлоорганических каркасов (MOF). Топливо будет храниться в порах вещества, структура которого сможет выдерживать в вакууме внутреннее давление до 10 атмосфер.

В рамках совместной работы Pale Blue и JAXA представят два класса двигательных ионных установок: 30 Вт и 300 Вт. Двигатели класса 30 Вт будут служить для поддержания орбит научных зондов и для дальних миссий (как наиболее экономичные), а 300-Вт двигатели смогут поддерживать спутники на низких орбитах вокруг Земли.

Японское космическое агентство Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) сообщило об успешном использовании водяного пара для перемещения космического аппарата EQUULEUS, который был запущен в рамках лунной миссии Artemis I. По данным JAXA, речь идёт о первом в мире эксперименте по контролю орбиты за пределами околоземного пространства с использованием двигательной установки на воде.

Источник изображения: JAXA

В JAXA подтвердили, что кубсат EQUULEUS (EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft) выполнил с помощью паровых двигателей необходимые манёвры для выхода на запланированную орбиту в направлении второй точки Лагранжа системы Земля-Луна (EML2).

Кубсат оснащён двигательной установкой AQUARIUS, в которой собраны 8 водяных (паровых) ускорителей для придания спутнику импульса и управления ориентацией. Космический корабль несёт 1,5 кг воды, а вся двигательная установка заняла около 2,5 из 6 единиц общего объема космического аппарата. Тепло от коммуникационных компонентов используется для нагрева жидкости до 100 °C и превращения её в пар. Водяные подруливающие устройства AQUARIUS производят в общей сложности удельный импульс в 4,0 мН продолжительностью до 70 секунд и потребляют всего лишь 20 Вт мощности.

«В результате управления орбитальным манёвром и коррекции орбиты до и после облёта Луны, облёт Луны был завершен, как и планировалось, 22 ноября по японскому времени», — сообщило JAXA. Точки Лагранжа в космосе представляют собой локации, в которых за счёт баланса сил космический аппарат может практически бесконечно оставаться неподвижным относительно двух других тел. В случае с японским аппаратом — относительно Земли и Луны.

Учёные заинтересованы в том, чтобы гравитационные силы позволяли космическому кораблю оставаться на месте, EML2 рассматривается, как оптимальное место для строительства космопорта для дальнейших исследований в глубоком космосе. По данным JAXA, космический аппарат, вылетающий из EML2, сможет переходить на различные орбиты, «такие, как орбиты Земли, орбиты Луны и межпланетные орбиты, с небольшим орбитальным контролем».

Планируется, что EQUULEUS достигнет EML2 примерно за 1,5 года. Он предназначен для демонстрации технологий использования низкозатратных переходных траекторий (НПТ) для достижения EML2.

Дополнительно объект будет изучать некоторые феномены, вызванные электромагнитными возмущениями в солнечном ветре, а также измерять концентрацию плазмы в системе Земля-Луна. Также космический аппарат поможет наблюдать за околоземными объектами: астероидами, кометами и т.д., а также ударами различных каменных объектов по Луне. Объект оснащён камерой для сверхскоростной съёмки, датчиком пыли и даже телескопом, работающим в ультрафиолетовом диапазоне.

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) вынуждено было сообщить о том, что данные эксперимента, проводившегося командой исследователей во главе с 58-летним астронавтом и врачом Сатоси Фурукавой (Satoshi Furukawa), были сфабрикованы. Тем не менее, астронавта вряд ли ожидает суровое наказание.

Покаянный поклон Хироси Сасаки. Источник изображения: Kyodo News

Несколько лет назад проводился наземный эксперимент, имитировавший жизнь астронавтов на МКС, в рамках которого восемь человек находились в закрытом помещении, имитирующем космическую станцию. По данным ТАСС, целью была оценка психического состояния участников, включая оценку испытываемого людьми стресса. В 2019 году эксперимент пришлось прервать, поскольку, по данным Kyodo News, команда исследователей фабриковала и вносила изменения в получаемые данные. Какие именно и с какой целью, пока не разглашается.

«Небрежное управление данными и плохое руководство подорвали надёжность и научную ценность исследования. Мы приносим глубокие извинения всем, кого это касается. У нас было слабое понимание медицинских исследований и недостаток опыта. Мы упустили возможность самостоятельно внести изменения», — цитирует ТАСС вице-президента JAXA Хироси Сасаки (Hiroshi Sasaki).

Сатоси Фурукава. Источник изображения: Nippon

По данным JAXA, непохоже, что Сатоси Фурукава был непосредственно вовлечён в подделку данных, хотя и несёт частичную ответственность, поскольку выполнял «надзорную роль» в эксперименте.

Впрочем, по данным издания Nippon, «такое нарушение не равносильно фальсификации или фабрикации данных, поскольку не было опубликовано никаких документов о результатах эксперимента». Более того, в отношении самого руководителя вряд ли будут приняты какие-то жесткие меры. По имеющимся у ТАСС данным, его по-прежнему намерены отправить на МКС в следующем году.