Главные достижения российской космической отрасли

12 апреля 1961 года произошло одно из самых значимых событий в истории человечества — первый полет человека в космос.

Оно стало первым в череде советских и российских космических прорывов, среди которых строительство пилотируемой орбитальной станции, собственного космодрома, разработка схемы быстрой доставки экипажей на Международную космическую станцию (три часа вместо двух суток), запуск астрофизической обсерватории и даже успешно выращенная ткань человека в космосе.

Советский космонавт Юрий Гагарин на корабле «Восток-1» первым в мире совершил орбитальный облет планеты Земля. Его полет продлился 106 минут. С тех пор прошло более 60 лет. Но именно тогда была открыта новая страница в исследованиях космоса, а изучение Вселенной стало одной из самых вдохновляющих и амбициозных задач. Каждый год 12 апреля в России отмечается День космонавтики. Традиционно в этот день проводят тематические мероприятия, специальные выставки, экскурсии и флешмобы, вспоминают достижения и значимые события в области покорения космоса.

В XXI веке исследование космического пространства значительно ускорились благодаря достижениям в технологиях, междисциплинарным исследованиям и международному сотрудничеству. В свою очередь, государственная корпорация «Роскосмос» как тематический партнер Десятилетии науки и технологий осуществляет ряд проектов, которые привлекают молодых ученых в исследование ракетно-космической отрасли.

«Сильную, технологически развитую Россию нельзя представить без космонавтики. Мы работаем над новыми пилотируемыми экспедициями, создаем новые, технологичные спутники и ракеты, строим новый космодром», — отметил Дмитрий Баканов, генеральный директор госкорпорации «Роскосмос».

Международная космическая станция (МКС) — самый большой объект, созданный человечеством на околоземной орбите. Станция делится на два сегмента: российский и американский. Строительство станции началось в 1998 году с запуска российского функционально-грузового блока «Заря». Российский сегмент управляется из подмосковного Центра управления полетами в г. Королеве, а американский — из аналогичного по назначению центра в г. Хьюстон, штат Техас. Сегменты МКС представлены 16 модулями (6 из них – российские), которые являются различными элементами станции и выступают в качестве лабораторий, жилых или технических блоков.

С 2000 года на МКС непрерывно работают экипажи. В проекте участвуют 15 стран — Россия, США, Япония, Канада, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Франция, Швейцария и Швеция.

К настоящему времени станцию посетили 285 человек из 23 стран. Совершено 274 выхода в открытый космос. Самый длительный полет на МКС – 374 дня – выполнили Герой Российской Федерации, инструктор-космонавт-испытатель Олег Кононенко и Герой Российской Федерации, летчик-испытатель Николай Чуб в 2023-2024 годах. Олег Кононенко суммарно провел на МКС 1111 суток.

Сейчас на станции трудится 72-я длительная экспедиция. Она началась в сентябре 2024 года и должна завершиться к концу апреля текущего года. В течение 7 месяцев космонавты государственной корпорации «Роскосмос» и астронавты Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства в США (NASA), которые входят в состав экспедиции, проводят научные исследования, а также обслуживают и модернизируют системы космической станции.

Уникальные возможности станции позволяют заниматься в космосе исследовательской деятельностью и проводить эксперименты по космической биологии и физиологии, космическому материаловедению, изучению Солнечной системы и Земли, внеатмосферной астрономии, физике космических лучей, космической технике и технологиям.

Космодром «Восточный» в Амурской области — независимый доступ России в космическое пространство. Это самый высокотехнологичный отечественный космодром с компактным расположением сооружений. Указ о создании космической гавани был подписан Президентом России Владимиром Путиным в 2007 году.

В 2012 году началось строительство стартового комплекса для пусков ракет-носителей «Союз-2». Первый старт «Союза-2.1а» проведен в 2016 году. В 2019 году началось строительство стартового комплекса для пусков ракет-носителей «Ангара». Первый старт «Ангары-А5» был в 2024 году. Всего с космодрома «Восточный» выполнено 19 пусков ракет-носителей, на околоземные орбиты и отлетные траектории выведен 421 космический аппарат.

С космодромом «Восточный» связана реализация всех перспективных космических проектов госкорпорации «Роскосмос». На нем планируется строительство стартового комплекса для ракеты-носителя «Амур» с многоразовой первой ступенью.

С космодрома также намечаются запуски модулей новой Российской орбитальной станции (РОС), создание которой утверждено генеральным графиком в 2024 году. График включает проектирование и изготовление модулей станции, а также обеспечение летных испытаний пилотируемого корабля нового поколения.

Создание Российской орбитальной станции позволит решать задачи научно-технического развития, народного хозяйства и национальной безопасности, повысить конкурентоспособность отечественных пилотируемых космических комплексов и отрабатывать космические технологии.

Станцию планируется развернуть в два этапа. На первом этапе намечаются запуски научно-энергетического модуля, который предназначен для проведения научных экспериментов, обеспечения национальной станции электроэнергией и обеспечения станции дополнительными средствами управления; универсального узлового модуля – служит для приема пилотируемых кораблей; шлюзового модуля, предназначенного для выхода экипажа в открытый космос; базового модуля – возьмет на себя функции управления РОС. На втором этапе запустят еще два модуля: целевой и производственный. В производственном модуле можно будет проводить эксперименты в области космических технологий. Целевой модуль будет укомплектован внешними универсальными рабочими местами и внутренними универсальными стойками, связанными с высокопроизводительным компьютером с сетью для обмена информацией и ее хранения.

В государственном космическом научно-производственном центре им. М.В. Хруничева, подведомственном предприятии госкорпорации «Роскосмос», создан новейший российский космический ракетный комплекс «Ангара». Он включает ракеты-носители различных классов от легкого до тяжелого, что позволяет выводить на низкую околоземную орбиту до 27 тонн полезного груза.

В «Ангаре» не используются токсичные компоненты ракетного топлива, что существенно повышает экологическую безопасность комплекса. Уникальные технические решения и широкое использование унификации позволяют осуществлять пуск всех ракет-носителей семейства «Ангара» с одной пусковой установки.

С 2014 года проведено 5 стартов ракеты-носителя легкого класса «Ангара-1.2» и 4 старта ракеты-носителя тяжелого класса «Ангара-А5». Идет создание более грузоподъемной версии «Ангара-А5М». Планируется, что двигатели первой и второй ступеней будут на 10% мощнее предыдущей модели «Ангара-А5», что позволит увеличить грузоподъемность ракеты. Также она будет улучшена новым маршевым двигателем и обновленными системами управления и навигации. Первый запуск «Ангары-А5М» запланирован на 2027 год с космодрома «Восточный».

Участники основного экипажа 64-й экспедиции на МКС перед запуском ракеты-носителя "Союз-2.1а" с транспортным пилотируемым кораблем "Союз МС-17"

В 2022 году ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева» (предприятие госкорпорации «Роскосмос») запатентовала метод, позволяющий космическому кораблю добраться до Международной космической станции примерно за 3 часа.

Сначала, в 2012-2013 годах, грузовые корабли «Прогресс» стали летать к МКС по быстрой шестичасовой схеме вместо двухсуточной. С 2018-го они перешли на сверхбыструю трехчасовую схему. С 2020 года эта схема внедрена на кораблях «Союз». В октябре 2020 года экипаж «Союза МС-17» был доставлен на МКС за рекордные 3 часа 4 минуты.

Главное преимущество метода — сокращение времени пребывания космонавтов в небольшом объеме корабля. Еще одним плюсом этой схемы является быстрая доставка на станцию различных биоматериалов для проведения научных экспериментов на МКС. Кроме того, чем быстрее происходит сближение корабля со станцией, тем больше экономится топливо и другие ресурсы, необходимые для обеспечения полета.

Ракеты-носители доставляют на околоземную орбиту корабли с экипажами и грузами для Международной космической станции, космические аппараты различного назначения (метеорология, связь, телевещание, навигация, дистанционное зондирование Земли, наука). С 2018 года продолжается рекордная в современной истории России серия безаварийных пусков российских ракет-носителей, которая уже достигла 138 стартов.

В 2024 году с космодрома «Восточный» на орбиты был выведен 51 российский космический аппарат. Одновременный запуск такого количества российских спутников стал рекордным в истории отечественной космонавтики.

В 2019 году в космос запустили астрофизическую обсерваторию «Спектр-РГ» для наблюдения за Вселенной в рентгеновском диапазоне. Это самый далекий действующий российский космический аппарат — с 2019 года обсерватория работает в 1,5 млн. километрах от Земли.

«Спектр-РГ» с помощью телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского проводит полные обзоры всего неба. Он изготовлен Институтом космических исследований Российской академии наук совместно с Российским федеральным ядерным центром. В отличие от предыдущих рентгеновских космических телескопов, поле зрения которых очень ограничено, «Спектр-РГ» способен сделать полный обзор неба с рекордной чувствительностью.

Один из главных вопросов, на который должен ответить «Спектр-РГ», — как проходила эволюция галактик. На основе наблюдений уже составлен каталог, в который вошли 1 545 источников рентгеновского излучения, среди них — около 900 активных ядер галактик (сверхмассивные черные дыры в центрах далеких галактик, которые активно притягивают окружающее их вещество) и почти 200 катаклизмических переменных (двойные системы, состоящие из белого карлика (главная звезда) и компаньона, роль которого чаще всего выполняет маломассивная звезда, то есть красный карлик).

В 2018 году на Международную космическую станцию был доставлен уникальный биопринтер «Орган.Авт», созданный компанией «3Д Биопринтинг Солюшенс».

Впервые в мире с помощью биопринтера и при участии космонавта госкорпорации «Роскосмос» Олега Кононенко удалось успешно вырастить хрящевую ткань человека и щитовидную железу мыши. В 2019 году на МКС синтезировали образцы мяса из клеток коровы, кролика и рыбы, а в 2022 году – изучался процесс кристаллизации высокомолекулярных белковых соединений новой коронавирусной инфекции SARS-CoV-2 и различных антител для данных соединений.

В биопринтер помещаются специальные кюветы с синтетической пластиной, покрытой клеточным материалом и обладающей эффектом памяти формы. При определенном воздействии они трансформируются в трубчатую структуру. Такая технология называется магнитной биофабрикацией. После доставки образцов на Землю проводятся гистологическая и иммуногистохимическая оценки, а также анализ выращенной в космосе биоконструкции.

В перспективе подобная 4D-биопечать позволит получать эквиваленты трубчатых органов, таких как сосуды, мочеточники, уретра. Это имеет высокую практическую и социально-экономическую значимость в области космонавтики и здравоохранения, перспективы для регенеративной медицины.

За всеми космическими прорывами стоят исследования, изначально проведенные на земле. Среди ученых есть и представители молодого поколения, уже совершающие значительные открытия. Например, доцент кафедры Систем управления и компьютерных технологий, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории Фундаментальные основы робототехники Балтийского государственного технического университета «Военмех» Федор Митин разработал новую систему управления космическим спутником для изучения дальнего космоса, а ведущий научный сотрудник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова), доктор технических наук, лауреат Премии Президента РФ в области науки и инноваций Наталья Черкашина занимается созданием материалов для защиты от радиации в космосе в условиях длительного орбитального полета.

«Я с детства интересовался космосом. У дяди был четырехэтажный дом с башней в г. Касимов (Рязанская область), в которой стоял телескоп. Поскольку город небольшой, то небо было видно отлично. Мы смотрели на луну, планеты, звезды. В башне были карты космического неба. Все это зародило еще со школьных лет повышенный интерес к космосу и его исследованию», — вспоминает Федор Митин.

Федор Митин занимается системами управления. Он признается, что хочет создавать такие системы, чтобы полеты в космос стали обычным делом. К тому же для этого есть все основания — советская и российская школы являются основоположниками в вопросах управления. Энтузиазма молодому ученому придает и то, что он занимается изучением тех проблем, которыми до него никто не занимался. Он не боится получить отрицательный результат, потому что это лишь дает импульс для новых исследований.

Своим главным достижением в науке молодой ученый считает практическую реализацию алгоритма оптимального управления. Эту сферу они активно развивают совместно с научным руководителем С. А. Кабановым.

«Был открыт центр оптимизационных исследований в Балтийском государственном техническом университете «ВОЕНМЕХ», куда активно набираются студенты. Теоретические наработки мне удалось реализовать на практике, в том числе благодаря грантам Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда, что еще больше позволило привлечь студентов для решения широкого круга вопросов по управлению, в частности, и в космической отрасли», — добавил Федор Митин.

Научный коллектив Натальи Черкашиной работает над созданием материалов, использование которых позволит значительно увеличить срок нахождения космонавтов на орбите, что особенно актуально для развития лунной программы и для покорения дальнего космоса. Работа ученых также позволит со временем начать использовать в космосе обычные промышленные микросхемы.

«Руководство БГТУ им. В.Г. Шухова всегда поддерживало нашу тематику по космическому материаловедению, а также давало возможности профессионального роста молодым учёным в целом, за что им огромное спасибо. Разработанные нами материалы обладают комплексом радиационно-защитных характеристик по отношению ко всему спектру космического излучения: к протонам, к электронам, гамма-излучению», — отметила Наталья Черкашина в феврале 2025 года на встрече с Президентом РФ.

Разработанные с участием Натальи Черкашиной радиационно-защитные материалы прошли апробацию в космосе на российском сегменте МКС с 2022 по 2024 гг. и по итогу летных испытаний подтвердили свои защитные свойства. Печать