Ученые со всего мира ждут завершения строительства станции «Тяньгун», чтобы начать изучать на ее борту широкий спектр вопросов от гравитационных волн и темной материи до развития рака и патогенных бактерий.
Credit: Jin Liwang/Xinhua/eyevine
Китай запустил базовый модуль своей станции в апреле 2021 года, а позже, в июне, отправил туда 3 астронавтов (тайконавтов). Несмотря на то, что, скорее всего, постройка космической станции не будет завершена к концу 2022 года, уже сформировалась целая очередь из ученых из разных стран, желающих провести на станции свои эксперименты. Ученые из Китая рассказали изданию Nature, что Китайское агентство пилотируемых миссий (CMSA) предварительно одобрило проведение более чем 1000 экспериментов, и оборудование для некоторых из них уже было отправлено на орбиту.
До апреля 2021 года Международная космическая станция (МКС) была единственной орбитальной лабораторией, и многие ученые считают, что «Тянгун» («небесный дворец») предоставит дополнительную возможность проведения астрономических наблюдений, наблюдений за поверхностью Земли, для изучения влияния микрогравитации и космической радиации на различные явления, например, на рост бактерий или смешивание жидкостей.
Существует мнение, что пилотируемая космическая станция – дорогостоящий проект и служит скорее политическим, нежели научным целям.
Однако ряд специалистов не согласны с такой точкой зрения. Так, по мнению Джули Робинсон, ведущего специалиста по исследованию космоса человеком и космическим операциям в штаб-квартире NASA в Вашингтоне, округ Колумбия, «расширение доступа научного сообщества к космосу несет пользу всему миру, вне зависимости от того, кто строит или управляет орбитальными комплексами».
«Нам нужно больше космических станций, потому что одной станции нам определенно не хватает» – поддерживает коллегу из NASA Агнешка Поло, астрофизик из Национального Центра Ядерных исследований в Варшаве, которая входит в команду, планирующую отправить на китайскую станцию оборудование для эксперимента по изучению вспышек гамма-излучения.
Открытые миру
МКС была запущена в 1998 году (первый модуль – прим. пер) в результате международного сотрудничества между США, Россией, Европой, Японией и Канадой, и с тех пор на станции было проведено свыше 3000 экспериментов. КНР не участвует в деятельности на МКС, так как согласно законам США (которые несут большую часть расходов по содержанию станции – прим.пер), NASA запрещено использовать средства для сотрудничества с Китаем.
Несмотря на то, что большинство экспериментов, намеченных к проведению на «Тянгун», будут осуществлены в интересах китайских ученых, КНР заявила, что станция будет открыта для совместных проектов со всеми странами, включая США. В июне 2019 года CMSA и Управление ООН по вопросам космического пространства (UNOOSA), которое отвечает за развитие сотрудничества в космосе, выбрали 9 экспериментов – в добавок к 1000 предварительно одобренным Китаем ранее экспериментам – чтобы провести их, когда строительство станции будет завершено. Симонетта Ди Пиппо, глава UNOOSA, сообщила, что в этих 9 экспериментах примут участие 23 учреждения из 17 стран.
МКС: масса: 420 т, длина 109 м., экипаж: 6-9 человек, высота орбиты: 400 км.
«Тянгун»: масса: 66-100 т, длина 37 м., экипаж: 3-6 человек, высота орбиты: ок. 400 км.
Credit: www.nature.com
Ранее КНР запускала две небольшие космические лаборатории – Тянгун-1 и Тянгун-2. На них было проведено более 100 экспериментов за несколько лет, но сейчас обе станции сведены с орбиты.
По словам доктора Триши Ларос, исследователя в области медицины в Университете в Осло, возглавляющей проект, намеченный к проведению на орбите в 2026 году, космическая станция предоставляет совершенно новые возможности, и Китай способствует проведению экспериментов, которые никогда ранее не проводились в космосе. «Они сказали: да, создавайте новейшую аппаратуру, делайте что-то, что не делали никогда ранее и отправляйте к нам на станцию.»
И хотя большинство проектов, одобренных к этому времени, возглавляются китайскими учеными, во многих из них принимают участие международные коллективы, сообщил профессор Шунг Нан Чанг, астрофизик из Института физики высоких энергий Китайской Академии наук, консультирующий CMSA.
Игровые комнаты для ученых
Первой частью станции «Тянгун», прибывшей на орбиту, стал базовый модуль «Тяньхэ» («гармония небес»). В мае к нему был запущен и пристыковался грузовой корабль «Тяньджоу-2» («небесный корабль»), доставивший на орбиту топливо, скафандры и научное оборудование. В июне к 17-метровому модулю отправился пилотируемый корабль «Шеньчжоу-2» («божественный корабль») с тремя астронавтами на борту. После стыковки со станцией модуль стал их домом на ближайшие три месяца.
В течение следующего года (а возможно и позже) CMSA отправит еще 8 миссий на станцию «Тянгун». Две из них – по доставке модуля «Вэньтянь» («вопрошание к небу») и модуля «Мэнтянь» («мечты о небесах»), которые предназначены в первую очередь для проведения научных экспериментов. (см. схему станции ниже – прим.пер)
Китай планирует завершить постройку станции «Тянгуна» в конце 2022 года. Станция будет использоваться для тестирования технологий, необходимых для освоения космоса человеком, и как лаборатория для нучных экспериментов. (Оранжевой линией выделены модули, отправка которых состоится в 2022 году)
На изображении (против часовой стрелки, начиная слева): «Тянчжоу» – беспилотный грузовой космический корабль, прибыл в мае 2021. «Тяньхэ» – базовый модуль станции, запущен в апреле 2021. Предназначен для размещения астронавтов и некоторых экспериментов. «Мэнтянь» – второй научный модуль, ожидается в 2022 г. «Шеньчжоу» – пилотируемый корабль, прибыл в июне 2021. «Вэньтянь» – первый научный модуль, ожидается в 2022 г
Image credit: Adrian Mann/Stocktrek Images/Alamy
По словам Паолы де Суазы, физика из Университета Гриффита (Брисбен, Австралия), которая занимается разработкой космических датчиков, именно эти научные модули («Вэньтянь» и «Мэнтянь» – прим. пер.) и станут настоящими «игровыми комнатами для ученых».
Как сообщил Янг Янг, глава международного отдела Технологического и инженерного центра использования космического пространства Китайской академии наук, космическая станция будет иметь более 20 ячеек, каждый из которых представляет собой закрытую герметичную среду. Снаружи будут размещаться 67 точек для подсоединения исследовательского оборудования для наблюдения за Землей и космическим пространством, сообщил Янг. Мощный центральный компьютер на борту станции будет обрабатывать данные из экспериментов перед отправкой их на Землю.
Органоиды и темная материя
Эксперименты, которые будут проводится на новой космической станции, охватят различные научные сферы. Профессор Шунг Нан Чан – научный руководитель проекта HERD (High Energy Cosmic-Radiation Detection facility), в который входят представители Италии, Швейцарии, Испании и Германии. Эта установка предназначена для обнаружения космического излучения с высокой энергией. HERD намечен к запуску на станцию в 2027 году. По словам Чанга, этот детектор частиц поможет в изучении темной материи и космических лучей и обойдется в сумму 1-2 млрд. юаней (от 155 до 310 млн долларов США).
Профессоры Чанг и Поло также принимают совместное участие в эксперименте POLAR-2, который будет изучать поляризацию гамма-лучей, испускаемых крупными и удаленными вспышками для уточнения свойств таких вспышек и, возможно, свойств гравитационных волн. Доктор Триша Ларос планирует отправить на станцию образцы искусственно созданных здоровых и злокачественных клеток тканей кишечника – органоидов. Она хочет изучить влияние микрогравитации на них: замедлится или ускорится рост раковых клеток в таких условиях. Результаты этого исследования могут привести к созданию новых видов терапии рака.
Credit: Jin Liwang/Xinhua/eyevine
В ходе других проектов ученые из Индии и Мексики изучат ультрафиолетовое излучение туманностей, а также Землю в инфракрасном диапазоне. Последнее поможет понять метеорологические условия и причины возникновения сильных ураганов.
Несмотря на то, что сейчас есть много примеров взаимодействия между учеными из Китая и западных стран, геополитическая напряженность усложняет сотрудничество, считает доктор Ларос. По ее словам, Норвегии еще только предстоит подписать с КНР двустороннее соглашение, которое даст зеленый свет ее проекту. Мерлин Коул, астрофизик из Университета Женевы в Швейцарии, участвующий в проекта POLAR-2, заявил, что более строгие правила, действующие в отношении экспорта в КНР, дополнительно бюрократизируют вопросы поставки в Китай электронного оборудования для исследований.
Тем не менее, Симонетта Ди Пиппо утверждает, что напряженность во взаимоотношениях КНР и Запада до сих пор не влияла на реализацию совместных проектов, выбранных UNOOSA. Она также заявила, что Управление обсуждает с CMSA планы по увеличению к концу следующего года числа экспериментов, планируемых к проведению на станции «Тянгун».
Дёшево и эффективно
«Вы получите большую отдачу от затраченных средств в миссиях без участия человека» – говорит Грегори Кулацки, эксперт по проблемам безопасности Китая Союза неравнодушных ученых (UCS – Union of Concerned Scientists) – правозащитной группы ученых из Кембриджа, штат Массачусетс. «Внутри Китая, как внутри США, существуют разногласия между учеными, которые хотят добиваться наилучших научных результатов, используя беспилотные миссии, и правительствами, которые хотят использовать пилотируемые космические программы в политических целях.»
Другие ученые возражают, так как несмотря на то, что спутники позволяют проводить некоторые исследования, для многих опытов, особенно связанных с микрогравитацией, необходимы космические станции с экипажем на борту. Обитаемые орбитальные станции же позволяют проводить длительные наблюдения, предоставляют возможности для обработки данных и доступны для работы астронавтов, которые в свою очередь могут обслуживать станции и проводить эксперименты.
По словам профессора Чанга, помимо проведения исследований, станция «Тянгун» предназначена также для тестирования технологий, необходимых для будущих космических путешествий в рамках планов Китая по исследованию космоса.
Так как МКС гарантировано обеспечена финансированием только до даты между 2024 и 2028 годом, есть вероятность, что со временем «Тянгун» станет единственной действующей станцией на орбите Земли.
Согласно проекту, срок службы «Тянгун» составит как минимум 10 лет. Китай уже сообщил о планах запуска еще одного аппарата, который будет работать на орбите вместе со станцией. Китайский Космический Обзорный Телескоп или «Сюньтянь» («небесный часовой») – 2-хметровый оптический телескоп, который попытается составить конкуренцию телескопу «Хаббл», будет периодически стыковаться со станцией для дозаправки и обслуживания. Его запуск назначен на 2023 год. Телескоп будет иметь большее поле зрение, чем у «Хаббла», и заглянет в глубины Вселенной.
Источник: www.nature.com/articles/d41586-021-02018-3