Екатерина Хананова. Автор оригинала: Smriti Mallapaty, Nature. Исследователи по всему миру с нетерпением ждут завершения сборки китайской космической станции «Тяньгун». В ходе экспериментов учёные планируют изучить множество тем, начиная от тёмной материи и заканчивая развитием рака и патогенных бактерий.

Китай запустил базовый модуль «Тяньгун» в апреле и в июне отправил туда трёх тайконавтов. Вероятно, строительство станции завершится не раньше конца 2022 года. Тем не менее, уже образовалась длинная очередь из проектов со всего мира, ожидающих конца сборки. Китайские учёные рассказали Nature, что Китайское национальное космическое управление (China Manned Space Agency, CMSA) предварительно одобрило проведение на станции более тысячи экспериментов, часть из которых уже запущена.

До апреля этого года Международная космическая станция была единственной космической лабораторией на орбите. Многие исследователи заявляют, что «Тяньгун» («небесный дворец») — важное дополнение к астрономическим и земным наблюдениям и изучению таких явлений, как рост бактерий и смешивание жидкостей. Несмотря на это, другие учёные заявляют, что содержание космической станции с экипажем стоит дорого и преследует скорее политические цели, чем научные.

«Обеспечение свободного научного доступа к космосу приносит пользу учёным по всему миру, вне зависимости от того, кто создаёт и использует платформы», — сказала Джули Робинсон, главный научный сотрудник отдела по исследованию человеком космического пространства в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.

«Нам нужно больше космических станций, поскольку одной станции, очевидно, недостаточно», — добавила Агнешка Поло, астрофизик из Национального центра ядерных исследований в Варшаве (Польша). Она входит в научную команду, подготовившую для «Тяньгун» эксперимент по изучению гамма-всплесков.

Открыта для всего мира

МКС начала работу в 1998 году в рамках партнёрской программы между космическими агентствами США, России, Европы, Японии и Канады. С тех пор на ней провели больше трёх тысяч экспериментов. Китай не может в них участвовать из-за правил США, запрещающих НАСА использовать выделенные средства для сотрудничества с китайскими учёными.

Большинство экспериментов на «Тяньгуне» проведут китайские исследователи. Тем не менее, Китай заявил, что космическая станция будет открыта для сотрудничества со всеми странами, включая США.

В июне 2019 года CMSA и Управление по вопросам космического пространства ООН (United Nations Office for Outer Space Affairs, UNOOSA), содействующее общему освоению космоса, выбрали девять экспериментов для запуска сразу после окончания строительства станции. Они стали дополнением к уже одобренной Китаем тысяче экспериментов. По словам директора UNOOSA в Вене Симонетты Ди Поппо, в выбранных девяти проектах участвуют 23 института из 17 стран.

Ранее Китай запускал две небольших космических лаборатории «Тяньчжоу-1» и «Тяньчжоу-2», в которых было проведено более сотни научных экспериментов. Лаборатории несколько лет кружили вокруг Земли, но уже сняты с орбиты.

Космическая станция предлагает принципиально новые возможности. По словам врача-исследователя Триши Ларуз, Китай поощряет не проводившиеся ранее космические эксперименты. Ларуз работает в Университете Осло в Норвегии и заведует проектом, запланированным на «Тяньгун» на 2026 год.

«Они говорят, да, создайте своё оборудование, сделайте его принципиально новым, сделайте то, чего никто никогда не делал, и пришлите это нам», — утверждает Ларуз.

Хотя большинство одобренных проектов возглавляют китайские исследователи, множество других создано при международном сотрудничестве. Об этом рассказал консультант CMSA Чжан Шуан-Нань, астрофизик Института физики высоких энергий на базе Китайской академии наук (Chinese Academy of Science, CAS) в Пекине.

Игровые комнаты для учёных

Первым на «Тяньгун» в апреле этого года установили основной модуль «Тяньхэ» («Гармония небес»). В конце мая к нему запустили грузовой корабль «Тяньчжоу-2» («Небесный корабль»). Он доставил топливо, скафандры и оборудование для экспериментов. В июне три тайконавта прибыли на станцию на корабле «Шэньчжоу-12» и поселились в помещении длиной 17 метров, где проживут в течение следующих трёх месяцев.

В течение следующего года (возможно, позже) CMSA направит к «Тяньгун» ещё восемь миссий. Две из них доставят модули «Веньтян» («В поисках небес») и «Меньтян» («Мечты о небесах»), в которых пройдёт основная часть научных экспериментов.

«Это будут «игровые комнаты» для учёных», — сказал Пауло де Соуз, физик Гриффитского университета в Брисбане (Австралия). Пауло разрабатывает датчики для использования в космосе.

На космической станции установят более двадцати экспериментальных стендов, представляющих из себя мини-лаборатории с закрытыми герметичными средами. Снаружи установят 67 точек для подключения исследовательского оборудования, обращённого к Земле и космосу. Мощный центральный компьютер будет обрабатывать данные экспериментов перед их передачей на Землю. Об этом рассказал Ян Ян, директор отдела по международному сотрудничеству в Технологическом и инженерном центре по использованию космического пространства CAS в Пекине.

Органотипические культуры и тёмная материя

Эксперименты, разработанные для новой космической станции, охватывают множество областей. Чжан работает главным исследователем на HERD (установка для обнаружения высокоэнергетического космического излучения — High Energy Cosmic-Radiation Detection facility), которую запустят в 2027 году. Она создана при сотрудничестве Италии, Швейцарии, Испании и Германии, и обойдётся Китаю примерно 1—2 млрд юаней ($155—$310 млн). HERD будет изучать тёмную материю и космические лучи.

Чжан и Полло также работают над установкой POLAR-2. Она будет изучать поляризационное гамма-излучение, испускаемое при крупных и отдалённых взрывах, чтобы уточнить его свойства и, может быть, свойства гравитационных волн.

Ларуз планирует отправить трёхмерные культуры здоровых и заражённых раком клеток, известных как органотипические. Она хочет выяснить, может ли среда с очень низкой гравитацией замедлить или остановить рост раковых клеток. Эти знания способны привести к разработке новых методов лечения.

Тайконавт Лю Бом совершает второй в истории «Тяньгун» выход в открытый космос после прибытия на станцию в июне

Другие проекты учёных из Индии и Мексики будут изучать ультрафиолетовое излучение туманностей и инфракрасные данные с Земли, чтобы установить метеорологические условия и факторы, вызывающие шторма.

Как отмечает Ларуз, несмотря на то, что многие проекты созданы при сотрудничестве китайских и западных учёных, геополитическая напряжённость усложняет совместную работу. Она утверждает, что Норвегия ещё не подписала двустороннее соглашение с Китаем, которое дало бы проекту зелёный свет. Один из участников проекта POLAR-2 астрофизик Женевского университета в Швейцарии Мерлин Коул добавляет, что более строгое соблюдение правил экспорта означает дополнительную бюрократию при отправке электронного оборудования в Китай.

Но Ди Пиппо говорит, что напряжённость до сих пор не повлияла на ход проектов, отобранных UNOOSA. Агентство обсуждает с CMSA возможность отправки на «Тяньгун» дополнительных экспериментов в концу следующего года.

Выгодная сделка для учёных

Некоторые учёные утверждают, что содержание космической станции с экипажем — пустая трата денег. Китай не раскрыл стоимость «Тяньгуна», но строительство и обслуживание МКС в течение первого десятилетия с момента запуска обошлось примерно в $118 млрд.

«Вы получили бы гораздо больший научный успех в роботизированных миссиях, — сказал Грегори Кулацкий, аналитик по вопросам безопасности Китая в американской правозащитной организации Союз неравнодушных учёных (Union of Concerned Scientists, UCS). — В Китае, как и США, есть напряжённость между учёными, желающими эффективно проводить исследования при помощи роботизированных миссий, и политиками, желающими использовать программы по полёту людей в космос преимущественно в политических целях».

Другие исследователи отмечают, что хоть спутники и предлагают альтернативу для некоторых наблюдений, во многих экспериментах (особенно тех, что требуют наличие микрогравитации) космические станции с экипажем имеют важное значение. Они обеспечивают площадку для проведения долгосрочных наблюдений, возможность обработки данных и дают тайконавтам прямой доступ к оборудованию для технического обслуживания и проведения экспериментов.

По словам Чжана, наряду с экспериментами исследователей, «Тяньгун» предназначен для проверки технологий пилотируемой космонавтики, поддерживающих проекты Китая по освоению космоса.

Учитывая, что текущее финансирование МКС рассчитано только на период с 2024 по 2028 год, «Тяньгун» может стать единственной действующей космической станцией на земной орбите.

По прогнозам, «Тяньгун» будет функционировать по меньшей мере десять лет. У Китая уже есть планы по запуску других космических аппаратов для совместной работы с китайской космической станцией. В частности, китайский автономный орбитальный модуль или «Суньтянь» (Xuntian, «Исследователь небес») — двухметровый оптический телескоп, способный вглядываться вглубь Вселенной дальше, чем «Хаббл» НАСА. Периодически он будет стыковаться с «Тяньгуном». Запуск «Суньтяня» запланирован на 2023.