Культовые космические аппараты, которые расширили наши представления о Вселенной

Не только корабль Гагарина, но и покорители далёких галактик.

1. Восток‑1

Макет корабля «Восток‑1» с третьей ступенью ракеты‑носителя

На этом корабле 12 апреля 1961 года советский космонавт Юрий Гагарин первым побывал в космосе — на орбите Земли. Произошло это в эпоху транзисторов, компьютеров размером с комнату и зачаточных знаний о космосе. В те времена никто даже не мог точно сказать, как отсутствие гравитации повлияет на человека. Поэтому полёт решили провести в автоматическом режиме, что тоже усложняло задачу. Например, инженерам пришлось с нуля создать специальные системы ориентации в пространстве, управления, космической связи и энергообеспечения.
Причём работа велась в авральном режиме. Корабль построили в рекордно короткие сроки: всего за 2,5 года. Из‑за спешки конструкторам пришлось отказаться от многих первоначальных планов. Так, у «Востока» не было дублирующей тормозной системы, которая в случае чего могла бы вернуть аппарат с орбиты. По этой причине Гагарин вёз с собой припасов на 10 дней — в теории за такое время корабль должен был оттормозиться на низкой орбите и начать падать на Землю.



Часть контрольной панели «Востока»

Приборы, систему обеспечения, припасы и жилой отсек — всё это поместили в почти сферическую кабину с конусом в задней части весом 4,7 тонны и длиной 4,4 метра с тремя небольшими иллюминаторами. Это и был «Восток‑1».
Несмотря на талант и усердную работу испытателей, риск всё равно был огромным. Хотя каждую деталь «Востока» пристально проверяли, никто стопроцентно не мог гарантировать, что первый человек в космосе вернётся назад: из семи пробных запусков орбитальных аппаратов два закончились неудачно.
Накладки во время полёта Гагарина действительно случились. Так, при сходе с орбиты посадочный модуль не отделился в рассчитанный срок, из‑за чего аппарат беспорядочно вращался целых 10 минут. В итоге приземление произошло не в расчётной точке, а первого космонавта после катапультирования чуть не снесло ветром в Волгу.
Но всё закончилось благополучно. И хотя сейчас «Восток‑1» может показаться примитивным аппаратом, для 1960‑х это был прорыв, который заслуженно остался в истории человечества.

2. Аполлон‑11

Орбитальный модуль «Колумбия» и спускаемый аппарат «Орёл» «Аполлона‑11»

Высадиться на Луне было сложнее, чем просто полететь в космос. И хотя за восемь лет, прошедших с полёта Гагарина, технологии серьёзно продвинулись, перед специалистами из NASA стояла нетривиальная задача. Корабль должен был не просто долететь до спутника Земли, но и буквально стать трансформером: по плану, от «Аполлона», достигшего Луны, отделялся спускаемый модуль с двумя космонавтами, а потом вся эта конструкция собиралась назад, и аппарат возвращался на Землю.
Ради успеха миссии инженерам пришлось создать ряд инновационных технологий. Например, чтобы снизить массу аппарата, в компьютере «Аполлона» впервые использовались полупроводники и кремниевые чипы. Фактически миссия косвенно поспособствовала компьютерной революции. Также специально для проекта была разработана самая большая и мощная ракета в истории — Saturn V. Она была выше 36‑этажного дома и смогла доставить к Луне (360 тысяч километров от Земли) 47‑тонный «Аполлон».
Много времени уделялось и подготовке экипажа из трёх человек. Каждый из них в предстоящем полёте должен был выполнять особую роль.
Чтобы отработать посадку лунного модуля, специалисты создали специальный полноразмерный тренажёр. На нём во время занятий чуть не погиб Нил Армстронг. Позднее он стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны.
«Аполлон» покинул Землю 16 июля 1969 года. Два члена экипажа, Нил Армстронг и Эдвин Олдрин, смогли прогуляться по лунной поверхности, пока третий астронавт, Майкл Коллинз, ждал их на орбите. 24 июля на Землю вернулся командный модуль с астронавтами, пробами грунта, фото- и видеоплёнками.
После состоялось ещё пять подобных высадок. Двенадцать членов экспедиций программы «Аполлон» до сих пор остаются единственными людьми, которые побывали на Луне.

3. «Вояджер‑1» и «Вояджер‑2»

Макет аппаратов «Вояджер‑1» и «Вояджер‑2»

Основной целью «Вояджеров», запущенных в 1977 году, было изучение Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. И аппараты прекрасно справились с этой задачей: они сделали первые подробные фотографии отдалённых планет. Всё благодаря специальным телевизионным камерам, с помощью которых удалось передавать изображения по радио.
Однако в первую очередь «Вояджеры» известны своим путешествием к окраинам Солнечной системы. И хотя у аппаратов были предшественники — зонды «Пионер‑10» и «Пионер‑11», именно «Вояджеры» стали самыми удалёнными объектами во Вселенной, созданными руками людей.
Сейчас «Вояджер‑1» находится на расстоянии 23,3 миллиарда километров от Земли. Ещё в 2013 году он покинул Солнечную систему и вышел в межзвёздное пространство. «Вояджер‑2» тоже улетел далеко — на 19,4 миллиарда километров. И оба аппарата продолжают движение.
И хотя запланированный срок эксплуатации давно прошёл, связь с «Вояджерами» сохраняется спустя почти 44 года после запуска. Большинство приборов на них отключено, чтобы не тратить энергию. Но у зондов ещё остаются запасы радиоактивного топлива — ожидается, что связь с ними сохранится как минимум до 2025 года.



Коллаж из планет и спутников, мимо которых пролетели «Вояджеры»
А ещё внутри «Вояджеров» находятся знаменитые золотые диски, предназначенные для внеземных цивилизаций. На носителях записаны звуки и картинки с нашей планеты, а также указаны координаты Земли. Если инопланетяне действительно обнаружат аппараты, то смогут определить время, прошедшее с момента запуска, — на зонды нанесено специальное покрытие.

4. Хаббл

Телескоп «Хаббл», сфотографированный с борта космического корабля «Атлантис»

На Земле тяжело наблюдать за звёздами: мешают и радиопомехи, и свет от электроприборов, и сама атмосфера. Куда удобнее изучать Вселенную с помощью автоматических обсерваторий в космосе.
Телескоп имени астронома Эдвина Хаббла стал стал одной из первых таких станций. Аппарат отправился на околоземную орбиту (569 километров от поверхности) в 1990 году. Тогда предполагалось, что «Хаббл» проработает около 15 лет. Однако модульность и близость к Земле продлили ему жизнь: несколько устаревших и неудачных частей были успешно заменены, и телескоп до сих пор продолжает наблюдение.
Основное зеркало «Хаббла», на котором собирается свет от космических объектов, одно из самых больших среди подобных аппаратов — 2,4 метра в диаметре. Оно весит 816 килограммов и изготовлено из специального кварцевого стекла. Его полировали два года и четыре месяца для чёткой и неискажённой картинки. Сам телескоп высотой сравним с четырёхэтажным домом.



Полировка зеркала для «Хаббла»



Благодаря «Хабблу» астрофизики получили много уникальной информации о Солнечной системе, нашей галактике и отдалённом космосе. Например, обнаружили несколько планет, на которых потенциально может быть жизнь, и уточнили возраст Вселенной. На сегодня «Хаббл» провёл более 1,5 миллиона наблюдений, на основе которых учёные опубликовали больше 15 тысяч научных статей. Телескоп продолжает генерировать 80 гигабайт новых данных ежемесячно.



Звёздное скопление Писмис‑24 в ядре туманности NGC 6357 (слева). Столп газа и пыли в туманности Киля за 7 500 световых лет от нас (справа)

«Хаббл» постепенно устаревает, и новой надеждой обсерваторий стал телескоп имени Джеймса Уэбба. Это достойный наследник: его зеркало в два с лишним раза больше, чем у «Хаббла», — 6,5 метров. «Уэббу» придётся постараться, чтобы повторить успехи предшественника, но первый шаг сделан. Аппарат, запущенный 25 декабря 2021 года, уже достиг места действия в 1,5 миллиона километров от Земли.

Основные зеркала телескопов Хаббла и Джеймса Уэбба

5. Кассини‑Гюйгенс

«Кассини‑Гюйгенс» на рисунке художника

Сложнейшая и дорогая космическая миссия «Кассини‑Гюйгенса» началась в 1997 году. Аппарату предстояло исследовать Сатурн и приземлиться на крупнейшем из его спутников — Титане. Поэтому зонд состоял из двух модулей: орбитального («Кассини») и спускаемого («Гюйгенс»). Лететь надо было далеко и долго, так что аппарат стал одним из крупнейших межпланетных кораблей — только топлива набралось на 3,1 тонны. Общая же масса почти семиметрового зонда составила 5,7 тонны.
Чтобы доставить «Кассини‑Гюйгенса» к конечной точке экспедиции, NASA, Европейскому и Итальянскому космическим агентствам пришлось проложить сложный маршрут. Учёные использовали гравитацию планет для разгона корабля: заходя на их орбиту, аппарат набирал скорость, а потом с помощью двигателей корректировал направление. Этот трюк инженеров космических агентств называется гравитационным манёвром. В отличие от прямого перелёта, он позволяет достичь цели быстрее и сэкономить топливо.
Сначала «Кассини‑Гюйгенс» добрался до Венеры, вернулся к Земле, снова облетел Венеру, а потом направился к Юпитеру. Только после всех этих манёвров аппарат достиг Сатурна. На дорогу ушло около семи лет.



Траектория «Кассини‑Гюйгенса» (фиолетовая) и планет: Венеры (бирюзовая), Земли (синяя), Юпитера (жёлтая) и Сатурна (зелёная). Красным цветом обозначена траектория астероида Масурски (2685)

«Кассини» оставался на орбите Сатурна и был его единственным искусственным спутником до 2017 года. Когда у зонда закончилось топливо, учёные направили модуль в атмосферу планеты. Дело в том, что внутри аппарата могли выжить простейшие микроорганизмы с Земли. Чтобы случайно не заразить ими далёкие миры с потенциально пригодными для жизни условиями, учёные решили уничтожить зонд. Падая, «Кассини» продолжал отправлять данные и последние кадры.



Спутник Ио на фоне Юпитера, снятый «Кассини»


Сатурн, закрывший собою Солнце. Маленькая точка возле тонкого кольца на 10 часов — Земля



Поверхность Титана, снятая «Гюйгенсом». Оригинальный снимок и фото повышенной контрастности

«Гюйгенс» же в январе 2005 года приземлился на Титан, шансы найти жизнь на котором считались незначительными, и сделал снимки поверхности. Это была первая успешная посадка рукотворного аппарата за пределами орбит планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс).