Astronautika yra mokslo ir technikos šaka, apimanti kosminių skrydžių teoriją, startūnų, erdvėlaivių, kosmodromų, ryšio priemonių projektavimą ir statybą, astronautų rengimą ir t.t. Trumpiau – pilotuojami ir automatiniai skrydžiai į kosmosą.
Astronautiką priekin gerokai stumtelėjo SpaceX inovacijos
Astronomiją (gr. astron – žvaigždė; nomos – dėsnis) – Visatos objektų judėjimo, sandaros, kilmės ir raidos mokslą – pradėjo senosios Babilono, Egipto, Kinijos, majų civilizacijos; o dabar turtina astronautiniai tyrimai. Vien 6,5 mlrd Saulių masės, 54 mln šm tolumoj juodosios skylės M87 vaizdo „sukonstravimas”, dar labai netobulas tapo nuostabiu pasiekimu. Kosminis Webb teleskopas pradeda stebėti labai ilgą 3 mln šm aštuonių kvazarų, su 0,6-2 mlrd Saulių masės juodaja skyle, darinį dar neįvertintoj tolumoj.
Atstumus iki objektų matavo D. Kasinis ir Ž. Riše (Richet) 1672-ais, įvertindami paralaksus (gr. parallaxis – nuokrypis) stebint iš įvairių Žemės vietovių. Jiedu stebėjo Saulę tuo pačiu metu iš Paryžiaus (Kasinis) ir iš Gvianos (Riše) bei pagal išmatuotą 9,5 kampinių sekundžių paralaksą apskaičiavo atstumą iki jos – 138,5 mln km. Apsiriko beveik 11,1 mln km. Dideliems atstumams astronomai tebevartoja parseką: atstumas iki kūno, kurio metinis paralaksas lygus 1″, 1 kampinei sekundei. Parsekas yra paralaksas sekundė junginys ir lygus 3,26 šm. Nuo 1960-jų radiolokacija teikia tikslesnius atstumų įverčius pagal pasiųstų ir atsispindėjusių signalų dažnių pokyčius.
Apollo Reflector ir Mėnulis
Pvz, astronautų palikti prieš 53 metus Apollo Reflector atspindėtuvai tebenaudojami Mėnulio judėjimui stebėti. Beje, jam tyrinėti iš arčiau jau pasiųsta per 100 astronautinių aparatų, įvairių mėnuleigių. Tačiau mįslingų reiškinių yra daug. Neptūno mėnulis Tritonas judėdamas 354 Mm orbita kasmet priartėja 35 metrais, mūsų Mėnulis tolsta 3 cm per metus, tad ateity gal subyrės į žiedinę struktūrą.
Dar 1610-ais G.Galilėjus teleskopu stebėdamas Venerą, įsitikino ją orbituojant aplink Saulę, o ne Žemę, taip manyta lig tol. 1672-ais I. Niutonas tobulesniu teleskopu įžiūrėjo Mėnulio kraterius ir įtarė, dėl menkos gravitacijos, ten nesant jokios atmosferos. 1905-ais A. Einšteinas sumąstė elektromagnetines spinduliuotes sklindant giliu vakuumu, kur nėra jokios terpės. Kvantinės teorijos papildo vakuumo sampratą sudėtingesnių ir dar neišaiškintų reiškinių galimumu. Visatos mįslėms tyrinėti startavo į 1,15-1,78 Gm orbitos L2 Lagranžo tašką ESA astroskopas Euclid (2,8 t o3,7×4,7 m $606 mln), matuosiantis plėtimosi dydžius ir per gravitacinius lęšius stebėsiantis materijų kaupimąsi (gal ir „tamsios“).
Dabartiniais aparatais Visatoje „matomos“ per kelis šimtus milijonų galaktikų, bet spėjama jų esant nuo 100 iki 200 mlrd. Visatos struktūrą ir plėtrą veikia tamsioji materija (nematoma masė gravitaciškai prilaikanti galaktikas ir klasterius) bei tamsioji energija (nuolat greitinanti plėtrą). Kiekvienoj galaktikoj – milijonai žvaigždžių, kurių įvairovė vis didėja, bei juodųjų ir net baltųjų skylių, ūkų bei dujinių telkinių. Patikslinti mūsų Paukščių Tako galaktikos juodosios skylės Sagitarius A duomenys – 4 mln Saulių masė, 14 Gm skersmuo 26 tūkst šm nuo Žemės. Gretimos Andromedos galaktikos juodosios skylės duomenys: net 140 mln Saulių, o tolimos M87 juodosios skylės – 6,5 mlrd Saulių. Masyviausio NGC1600 blazaro – gal 17 mlrd Saulių.
Planetų tyrimai
Bene daugiausiai žinių apie Saulės sistemą teikė Voyager. 0,72 t masės, o1,8×0,5 m dydžio ir 480 W galios bepiločiai erdvėlaiviai nuo 1977-jų pralėkdami tyrė planetas ir mėnulius. Ypač turiningą ekspediciją įvykdė bepilotis Cassini (5,7 t ir 3,13 t kuro o4x6,7 m 880 W)-Huygens (0,32 t). Šis startavo 1997-ais ir greitinosi ties Venera ir Žeme. Dar pasigreitino 2000-ais ties Jupiteriu. 2004-ais pradėjo 5 parų orbitą aplink Saturną ir nutupdė Huygens į Titaną.
Per 13 metų atsiuntė 453 tūkst vaizdų, 235 GB informacijos iš 294 orbitų, užbaigęs Grand Finale 22 nardymais tarp Saturno žiedų. Net smigdamas į Saturno sluoksnius apie 1 minutę siuntė matuoklių duomenis.
Solar Parker (0,68 t o2,3×3 m 343 W $1,5 mlrd) instrumentu SICE (Spectral Imaging of Coronal Environment) matuoja įvairių spinduliuočių savybes ir temperatūras bei Saulės sluoksnių dinamiką.
Cassini Huygens tyriklis
Lig šiol reikšmingiausias ir pirmasis žmonijos žingsnis į kitą Saulės sistemos objektą yra ekspedicijos į Mėnulį. Jas 1969-72 metais vykdė JAV astronautai 3-viečiais 45 tonų masės Apollo erdvėlaiviais. 2019-ais T. Miller pagal kino įrašus sukūrė dokumentinį filmą „Apollo-11“, ypač vaizdžiai iliustruojantį modulio tūpimą Mėnulin.
Marso vilionės
Aiškėja žmonių ekspedicijų Marsan galimybės. Kelionė truktų bent 6 mėn, apie 18 mėn tiriamosios veiklos ir 6 mėn grįžtant į Žemę. Tokiai ekspedicijai yra būtina sąlyga: iš anksto nugabento maisto, vandens ir oro atsargos bei gyvenimiški įrenginiai. Tyrimus dabar vykdo keli marsaeigiai, pvz Curiosity (0,9 t 3,1×2,7×2,1 m 125 W $2,5 mlrd), orbitlaiviai ir kiti aparatai.
Astronautinė vara Saulės burėmis teikia vilčių pasiekti tolimesnius Visatos objektus. Pirmeivis japonų IKAROS 2010-ais 14×14 m bure link Veneros išvystė 100 m/s greitinimą. Kitas LightSail-2 su 32 m2 bure nuo 2019-jų veikia Ž orbitoje. JAV įmonė Orbit Fab sukūrė RAFTI (Rapid Attachable Fluid Transfer Interface) aparatą. Šis gali prisišvartuoti ir perpilti papildomo kuro orbitoje.
Link asteroidų
Asteroidų juostoje 60×25 km Idą su 1,6 km mėnuliuku Dactyl, 66×46 km Matildą ir Erotą nuo1994-jų tyrė 2220 kg masės tyriklis Galileo. Misijos kaina siekė apie 1,6 mlrd USD.
500 kg masės DART įvykdė eksperimentą – asteroido Didymos orbitą aplink Dimorphos pakeitė smūgiu 6 km/s, padidinęs periodą net 32 minutėm. Taip sukūrė būdą Žemei saugoti nuo pavojingų asteroidų.
2014-ais Hayabusa-2 (0,51 t 1×1,6×2 m 2,6 kW $112 mln) iš asteroido Riugu pargabeno grunto. Tyriklis Osiris-Rex (2,1 to2,4×3,15 m 3 kW $980 mln) tiria asteroidą Bennu bei 2029-ais pasieks Apophis.
2019-ais Falcon Heavy iškėlė orbiton metrologiškai svarbų satą DSAC (Deep Space Atomic Clock (DSAC) | NASA). Gyvsidabrio jonų astrolaikmatis klys tik 1 s per 10 mln metų. Juo tikimasi išplėsti GNSS veiklą iki Marso ir pagerinti skyrą iki 1 cm.
Projektuojami pakaitalai TKS – būsimos astronautinės laboratorijos su darbo vietomis astronautams. Yra kelios: SpaceX orbitinė stotis Haven-1, Vast Space įmonės 100-meter Spaning Stic Station su dirbtine gravitacija.