Лунная программа «Артемида» или Artemis: Разбор
Сегодня разбираемся в программе Artemis и NASA. Зачем мы снова летим на Луну и что будет дальше. Как и когда мы вернемся и построим там станцию?
aka_opex 1 ноября 2022 в 06:18
16 июля 1969 года, с площадки 39А, в центре имени Кеннеди, самая мощная ракета в истории Сатурн 5 унесла в космос 3 космонавтов — Нила Армстронга, Базза Олдрина и Майкла Коллинса. И уже 21 Июля Нил Армстронг стал первым человеком в истории, чья нога ступила на другой космический объект!
Кстати этот маленький шаг для человека и огромный шаг для всего человечества смотрело более 650 миллионов зрителей по всему миру в прямом эфире!
Это между прочим было почти 20% всего населения планеты на тот момент! О таких рейтингах сейчас мечтать и мечтать!
И вот спустя почти 50 лет человечество смогло заглянуть в самые далекие уголки вселенной, послать 2 аппарата за пределы нашей солнечной системы, создать МКС, но… с тех пор всего 12 человек побывали на Луне!
ЗАЧЕМ ЛЕТЕТЬ НА ЛУНУ? | Artemis — РАЗБОР
Всего было 7 полетов на луну, из них 6 успешных. Всего на поверхности было 12 человек. Про неудачный 13-ый Аполлон даже фильм сняли.
Не порядок! Надо что-то с этим делать!
Сегодня мы вам расскажем про программу Артемида — следующий шаг человечества к покорению Луны. Разберемся, зачем она нужна и взглянем на наследника самой мощной ракеты в истории.
Пройдемся по скандалам вокруг новой лунной программы. Ну и конечно же расскажем когда же мы наконец-то увидим возвращение человека на Луну!
Зачем вообще возвращаться на Луну?
Для начала нам надо ответить на вопрос а зачем нам вообще это нужно? Ну то есть зачем нужно возвращаться на Луну чего мы там не видели?
Тут есть несколько важных аспектов, и, во-первых, это политика!
Всё дело в рабочих местах. Смотрите. После закрытия программы Space Shuttle в 2011 году, правительство США обеспокоилось, что сотни, а то и тысячи инженеров, из NASA, пойдут искать себе новую работу! А кто знает куда именно эти люди пойдут и где они найдут работу.
Поэтому было необходимо держать их в NASA, до тех пор пока частная космонавтика не разовьется настолько, что эти инженеры останутся в США.
Но гораздо важнее чисто экономический аспект этой программы.
Человечество уже давно поняло, что такие грандиозные космические программы рождают огромное количество продуктов и открытий, которые потом легко находят выход на потребительский рынок.
Поролон с памятью формы или эффектом памяти, очистители воздуха, пирометры, пластик для солнцезащитных очков, который почти не царапается, и даже инсулиновая помпа. Ну и та самая липучка конечно! Все это только малая часть того, что было придумано для космоса и потом нашло свое применение в нашей жизни.
Так и было решено, что программе Артемиде быть!
И самое интересное, что целью этой программы в отличие от программы Аполлон, является не столько сама высадка на Луну, сколько разработка космической станции, которая позволит людям летать на Луну регулярными рейсами! Вообще это конечно звучит очень круто: «Осторожно шлюзы закрываются, следующая станция — Луна конечная!»
Но одно дело быть крутой идеей, а вот главный вопрос — а зачем?! Зачем нам вообще тратить десятки миллиардов для лунной станции?
И это наверное самая важная деталь этой миссии, которую надо зафиксировать. Программа Артемида призвана не просто вернуть человека на Луну, а создать там плацдарм для дальнейшего покорения космоса!
Так вот в рамках программы Артемида планируется отработка не только высадки человека на Луну, а вообще разработки целой системы, для исследования дальних космических объектов.
И никто даже не сомневается, что основной и финальной целью является именно Марс!
В рамках программы планируется разработка и создание целого спектра универсальных решений для дальних космических полетов и исследованию Луны и Марса!
Как видите цели у программы Артемида более чем амбициозные. А для таких амбициозных цели нужен амбициозный бюджет. И вот тут возникают проблемы!
Бюджет программы около 35 миллиардов долларов: на создание новой ракеты, на разработку лунной станции, скафандров и посадочных модулей. И вроде бы звучит внушительно.
Но на самом деле, если сравнивать с бюджетом программы Аполлон, то становится понятно, что денег совсем немного. В 1966 году бюджет Аполлона был около 22 млрд долларов, что при пересчете на инфляцию дает около 250 млрд долларов сейчас!
Ну а как же тогда все разрабатывать, спросите вы, если программа так сильно недофинансирована?
Все дело в новом подходе NASA к покорению космоса. Если в 1960-х NASA были единственными разработчиками и операторами, то есть они все делали сами, то сейчас концепция поменялась.
Благодаря SpaceX и другим частным компаниям, NASA поняли, что они скорее готовы выступать как бы менторами и направляющими! Кроме того у них уже были кучи разработок оставшихся от других программ, например от Шаттла, или программы Орион!
SLS
Так и было решено, что для разработки, например, новой ракеты Space Launch System или просто SLS, будут использоваться оставшиеся запчасти и детали от Шаттлов. В новой ракете от Шаттла используются двигатели RS25, боковые твердотопливные ускорители, и даже центральная ступень — такой же бак, что использовался в программе Шаттл. А сам космический корабль — это капсула Орион, которая разрабатывалась еще в начале нулевых годов!
В общем, ракета SLS — это абсолютный франкенштейн, собранный из разных частей и кусков за всю историю NASA. Но вы спросите, а почему же нельзя было использовать старые ракеты Saturn-5, ведь на них уже летали, и делали это успешно!
Это справедливый вопрос, правда Saturn разрабатывался в 1960-х, совсем по другим стандартам безопасности. Каждый конкретный двигатель F1 от ракеты подстраивался и правился отдельно, проходил сотни часов проверок и модернизаций, а сама программа только по двигателям стоила около 4 млрд долларов. Так что это не совсем вариант.
Так и родилась самая мощная ракета в истории, под названием SLS. И на самом деле параметры этой ракеты поражают. Гигант высотой почти 100 метров и массой перед запуском около двух с половиной тысяч тонн! С тягой почти под 39 меганьютонов и способностью выводить на низкую околоземную орбиту до 130 тонн груза. Для сравнения это больше чем будет способен выводить Starship!
Ну и вы вообще посмотрите на эту красавицу! Это же что-то невероятное! А когда она полетит…
Первый, тестовый полет который был намечен на 19 сентября этого года. Однако, из-за утечки в двигателе запуск был перенесен и теперь дата нового запуска назначена на 14 ноября.
Критика Артемиды
Но не обошлось без критики программы и большая ее часть была направлена именно на SLS!
Люди начали задавать справедливые вопросы — зачем вообще нужно было создавать этого монстра, если мы уже во всю видим успехи частной космонавтики по всему миру. Элегантные Falcon 9 от SpaceX уже вовсю летают и даже умеют возвращаться на Землю!
А SLS — это как неповоротливый монстр из прошлого. Мало того, что эта ракета абсолютно одноразовая, так еще и каждый запуск стоит баснословных 4 млрд долларов! Это в десятки раз больше чем запуски Falcon-9! И явно будет сильно дороже чем запуски Starship!
Кроме того на протяжении всей разработки были проблемы то с двигателями, то с баками. И вот из последнего перенос запуска, ну и проблемы с самим финансированием конечно же.
В общем, никто не понимал зачем нужен этот франкенштейн, когда по всему миру, как грибы после дождя, начали появляться частные ракеты.
Но ответ мы уже в общем то дали. Разработка SLS — это не только экономический проект, это еще и поддержка NASA в переходный период к частной космонавтике. В общем, SLS наконец-то создали, испытали и вот уже готовы к запуску первой миссии.
Давайте же теперь посмотрим на планы и на то как вообще будет выглядеть сама программа.
Итак, программа Артемида или Artemis: сейчас запланировано 6 запусков SLS в рамках программы, а сами запуски расписаны до 2028 года.
После первого пуска, нас ждет долгая тестовая миссия под названием «Артемида-1» длиной в пару месяцев. В рамках нее модуль должен выйти на орбиту Земли, потом долететь до Луны, выйти на ее орбиту и дальше успешно вернуться на Землю.
Кроме того в ее рамках планируется вывод 13 маленьких кубсатов! Это такие очень маленькие спутники обычно массой всего в пару килограмм. Они сейчас очень часто используются для исследования Земли, но вот планируются и для Луны.
Второй этап это миссия «Артемида-2». Речь о 2024 году. Это должен быть уже запуск с людьми на борту, но они должны будут только облететь наш спутник! Сама же первая высадка на поверхность Луны планируется только в третьем полете к Луне. Он по плану должен случиться в 2025 году!
Не так и долго ждать то осталось по сравнению с пятью десятками лет!
К этому моменту на орбите Луны уже должна быть лунная станция под названием Lunar Gateway. Как МКС, только меньше.
По сути, это такая же многомодульная станция, как и МКС, и ее запуск планируется в 24 году. Он будет производиться на разных ракетах, в том числе на Falcon Heavy от SpaceX.
То есть модуль Орион пристыкуется к станции на орбите, оттуда люди перейдут в посадочный модуль и уже будут высаживаться на поверхность Луны.
И вот тут самое интересное. Знаете какая система была выбрана NASA для высадки на луну? Starship! Да-да. Тот самый гигантский Starship.
Ранние рендеры показывают как забавно это выглядит на фоне маленькой лунной станции.
При этом, если все получится, то скорее всего люди смогут летать к станции не только на SLS, но уже и на самих Starship’ах с земли! Там уже есть разные варианты.
При этом на поверхности Луны к первым миссиям уже должно быть все подготовлено. Туда уже должны будут быть высажены луноходы, роверы, системы жизнеобеспечения и научное оборудование. При этом нет сомнений, что если и Starship и ракеты от Amazon начнут летать массово, то вполне вероятно, что SLS вообще будет списана раньше срока и космонавты начнут летать на них. Экономия!
Выводы
В общем, как мы уже много раз говорили — нас ждет очень много чего интересного в космосе в ближайшие годы!
NASA действительно становится больше компанией-наставником, чем непосредственно оператором. И этот переход уже заметен и видно, что он приносит свои плоды! Главное, чтобы конкуренты SpaceX не отставали!
А когда этот переход наконец-то закончится, то скорее всего наступит приятный симбиоз, где NASA полностью сосредоточится на создании некоммерческих научных проектов, а запуски будут производить частные компании!
Ну а программа Артемида — это только начало нашего возвращения на Луну. В этот раз мы действительно нацелены на то, чтобы остаться там надолго!
Только представьте, что уже в ближайшие 10 лет, мы построим там лунную базу, с целой кучей научного оборудования, которая позволит нам изучать не только наш спутник, но и дальний космос!
Ведь на Луне нет атмосферы, а значит она просто идеальное место для размещения на ее поверхности больших телескопов!
Ну а мы будем следить за развитием программы, ведь первый запуск SLS должен состояться уже в ноябре (если конечно ничего не сорвется опять)!
Источник: droider.ru
К Луне и обратно. Всё о миссии Artemis I и лунных планах NASA
11 декабря 2022 года стало знаменательной датой для NASA. В тот день вернувшаяся из путешествия к Луне капсула космического корабля Orion вошла в земную атмосферу. К счастью, теплозащита успешно справилась с температурой, достигавшей 2700 °C. Капсула благополучно приводнилась в Тихом океане и вскоре была подобрана специальным судном.
Но для чего Orion летал к Луне и каковы дальнейшие планы NASA? Давайте разбираться.
Как появился Orion
История космического корабля Orion восходит корнями к разработанной ещё в середине 2000-х весьма амбициозной космической программе Constellation. Эта программа, созданная в ответ на катастрофу шаттла Columbia, должна была заложить фундамент развития американской пилотируемой космонавтики на десятилетия вперёд.
Основными задачами Constellation стали завершение строительства МКС и возвращение людей на Луну не позднее 2020 года с последующими полётами на Марс. Для этого предполагалось построить абсолютно новую линейку ракет-носителей, а также пилотируемый космический корабль, который стал бы преемником легендарного Apollo. Он получил название Orion.
Однако Constellation развалилась из-за технических проблем, недостаточного финансирования и последствий мирового экономического кризиса. В 2009 году программу отменили по распоряжению новой администрации Барака Обамы. Одним из немногих уцелевших элементов программы стал как раз Orion — к тому моменту NASA уже потратило на его разработку значительные средства. Кроме того, сохранение Orion помогло задобрить тех, кто критиковал решение об отмене Constellation. Таких людей было довольно много, и они заявляли, что Америка лишает себя будущего в космосе.
Но хоть Orion и выжил (правда, его подвергли существенной переработке по сравнению с изначальным проектом), долгое время оставалось непонятным, куда именно он теперь полетит. Изначально аппарат позиционировался как универсальный корабль, предназначенный и для доставки людей на околоземную орбиту, и для полётов в дальний космос. Когда снабжение МКС было отдано на откуп частным компаниям, единственным предназначением Orion остались пилотируемые межпланетные миссии.
Во времена Обамы в недрах NASA разрабатывался проект астероидной миссии, в рамках которой Orion должен был посетить небольшой астероид. Но когда кресло в Овальном кабинете занял Дональд Трамп, эти планы немедленно отправились в мусорное ведро. Вместо них объявили о запуске новой космической программы Artemis, основная цель которой — возвращение людей на Луну с намерением создать там постоянную базу. К счастью для NASA, Artemis удалось пережить очередную смену власти в Белом доме, что позволило продолжить разработку нового космического корабля.
Как устроен Orion
Корабль Orion состоит из капсулы экипажа и служебного модуля. Капсула экипажа оснащена теплозащитой и рассчитана на пребывание четырёх астронавтов в течение 21 дня свободного полёта без стыковки с другими кораблями или орбитальными станциями. Масса капсулы составляет 10,4 тонны, объём обитаемого пространства — 9 м 3 .
Служебный модуль Orion создан на базе европейского грузового корабля ATV, который в прошлом использовался для снабжения МКС. В нём находятся двигатели, запасы воздуха и воды, а также аккумуляторные батареи и солнечные панели. Длина служебного модуля составляет 4 метра, диаметр — 4,1 метра (19 метров с учётом раскрываемых панелей солнечных батарей), масса в заправленном состоянии — около 15 тонн, из которых порядка 9 тонн составляет топливо для бортовых двигателей.
Корабль оснащён системой аварийного спасения экипажа в виде установленной на головном обтекателе специальной твердотопливной ракеты. В случае аварии она должна «выдернуть» Orion и увести его на безопасное расстояние. После выхода на орбиту спасательная ракета отстреливается.
На сайте NASA можно скачать 130-страничный Reference Guide, в котором подробно рассказано про строение аппарата и миссию Artemis
Долгая дорога к Луне
Любая энциклопедия гласит, что первый испытательный орбитальный полёт Orion состоялся в 2014 году. Однако есть несколько но. В 2014 году на орбиту отправилась лишь капсула экипажа. Дело в том, что Orion всё же не исключительно американский корабль, а международный проект, в котором принимают участие несколько стран. За изготовление его служебного модуля отвечает ESA.
И в 2014 году этот элемент ещё не был готов.
Кроме того, капсула Orion была выведена лишь на околоземную орбиту. И хоть его скорость входа в земную атмосферу превышала скорость возвращающихся с МКС кораблей, она всё же была меньше второй космической. Поэтому теплозащита Orion подверглась меньшему тепловому воздействию, чем если бы корабль возвращался из межпланетного пространства.
Первый готовый служебный модуль Orion был передан NASA в 2018 году. Однако кораблю пришлось провести ещё несколько лет в ожидании запуска. В распоряжении NASA пока не было достаточно мощного носителя вроде легендарного Saturn V, способного отправить Orion за пределы земной орбиты. Его требовалось создать с нуля.
Разработка ракеты SLS (Space Launch System) началась ещё в 2011 году. В NASA обещали, что носитель будет готов к полётам уже к 2017 году, но планы оказались слишком оптимистичны. Выяснилось, что создание сверхтяжёлой ракеты — более сложная и дорогостоящая задача, нежели предполагали инженеры. Повлияла на задержку и пандемия COVID-19. Сборка первого экземпляра SLS завершилась лишь летом 2021 года.
Ещё год ушёл на проверки, устранение неполадок и доводку. Даже когда ракета наконец добралась до стартового стола, её запуск ещё несколько раз переносился.
В итоге 16 ноября 2022 года SLS наконец-то взлетела. Запуск прошёл без каких-либо проблем. Ракета успешно отправила Orion к Луне.
Ход миссии Artemis I
Значительная часть компонентов Orion ранее не проходила проверку реальным космическим полётом (как и ракета SLS). Поэтому NASA не стало рисковать и сажать астронавтов на борт неопробованного корабля. Их место заняли манекены, оснащённые датчиками уровня перегрузок и излучения.
Программа полёта была по максимуму забита тестами и манёврами, призванными проверить работу систем Orion во всех возможных ситуациях. Кораблю потребовалось пять дней, чтобы достичь Луны. 21 ноября он пролетел на расстоянии 130 километров от её поверхности. В этот момент Orion успешно выполнил манёвр, который позволил ему выйти на дальнюю ретроградную орбиту (ДРО).
Она пролегала на значительной дистанции от Луны: в апогее корабль удалялся от спутника на 70 000 километров, при этом двигаясь в направлении, противоположном движению Луны вокруг Земли. Инженеры выбрали эту орбиту из-за её гравитационной устойчивости, позволяющей снизить расход топлива.
В общей сложности Orion провёл на ДРО пять дней. Там он побил установленное ещё в 1970 году достижение миссии Apollo 13 по максимальному удалению космического корабля от Земли (новый рекорд Orion составил 430 000 километров). А камеры на корпусе корабля сделали ряд эффектных групповых портретов Луны и Земли.
За время пребывания Orion в гостях у Луны не обошлось без технических накладок. Так, однажды ЦУП на 47 минут потерял сигнал корабля. Несмотря на это, по утверждениям NASA, Orion показал себя с наилучшей стороны. Полёт обошёлся без значительных проблем, двигатели корабля оказались экономичнее, а солнечные батареи вырабатывали больше энергии, чем предсказывали расчёты инженеров.
1 декабря Orion покинул ДРО. 5 декабря космический корабль во второй раз совершил низкий пролёт над Луной. Выполненная во время него коррекция курса направила Orion к Земле. Шесть дней спустя капсула корабля благополучно приводнилась в Тихом океане, сделав отличный предпраздничный подарок NASA. Что символично, возвращение Orion состоялось в 50-ю годовщину посадки Apollo 17, последней на сегодня пилотируемой лунной экспедиции.
Вместе с Orion в космос отправился и попутный груз. Речь о флотилии из десяти экспериментальных кубсатов (кубов-спутников), призванной выполнить целый ряд задач — от изучения космической погоды до поиска льда на Луне. Не всем из этих аппаратов сопутствовал успех. Кубсаты Team Miles, OMOTENASHI и NEA Scout так и не вышли на связь. Последние две потери стали особенно обидными.
OMOTENASHI должен был совершить полужёсткую посадку на Луну, а NEA Scout — развернуть солнечный парус и отправиться исследовать околоземные астероиды.
Проблемы возникли и у кубсатов LunaHMap и LunIR. Первый не сумел выполнить манёвр и не вышел на орбиту вокруг Луны. Впрочем, инженеры всё ещё надеются, что сумеют реанимировать его двигательную установку, что позволит со временем выполнить научные задачи миссии. Кубсат LunIR вышел на связь, но его сигнал оказался слабее, чем предполагалось.
Когда люди вернутся на Луну?
Итак, SLS и Orion продемонстрировали свою «профпригодность». Когда же нам ожидать обещанного возвращения людей на Луну?
Следующей лунной экспедицией NASA станет миссия Artemis II, которая пока запланирована на май 2024 года. По концепции она напоминает знаменитый полёт Apollo 8, осуществлённый под Рождество 1968 года. В ходе миссии Artemis II корабль Orion, на борту которого будут четыре астронавта (трое от NASA и один от Канадского космического агентства), облетит Луну по траектории свободного возврата и затем спустится на Землю. В общей сложности полёт продлится десять дней.
Но при всём желании экипаж Artemis II не оставит отпечатки своих ног в реголите. Да, Orion может доставить людей к Луне. Но чтобы добраться до её поверхности, нужен отдельный спускаемый аппарат, аналогичный лунному модулю Apollo.
Летом 2021 года NASA выдала компании SpaceX 2,9-миллиардный контракт на строительство такого аппарата. Им станет Starship HLS — модификация корабля Starship, предназначенная для доставки людей и грузов на Луну (принципиальное отличие от базовой версии — отсутствие теплозащиты). Starship HLS будет выводиться на околоземную орбиту, дозаправляться прямо в космосе и затем лететь к Луне. Там он состыкуется с космическим кораблём Orion (или с окололунной станцией Gateway), после чего астронавты перейдут на его борт и затем высадятся на Луну.
Примерно так выглядит план миссии Artemis III. В её ходе Orion доставит на южный полюс Луны двух астронавтов, которые проведут там несколько дней. NASA подчёркивает, что одним из участников высадки станет первая женщина на Луне.
Пока что миссия Artemis III назначена на 2025 год. Впрочем, уже сейчас очевидно, что NASA вряд ли удастся выдержать эту дату. Несмотря на ряд эффектных атмосферных тестов, на счету Starship пока что нет орбитальных полётов. Даже если такой полёт состоится в ближайшее время и завершится успехом, маловероятно, что к 2025 году SpaceX успеет довести новый корабль до ума, создаст его отдельную лунную модификацию и проведёт необходимое беспилотное испытание с посадкой на Луну. Скорее всего, дата запуска Artemis III сдвинется ещё как минимум на несколько лет.
Недавно NASA решило подстраховаться. Осенью 2022 года организация объявила о запуске конкурса, победитель которого получит право построить второй спускаемый аппарат для нужд программы Artemis. Так что, если с одним из них возникнут проблемы или его строительство слишком затянется, у NASA останется резервный вариант.
В прошлом подобная тактика была с успехом опробована при создании частных кораблей для доставки людей на МКС. Корабль CST-100 Starliner от компании Boeing, считавшийся заочным лидером состязания, до сих пор не отправил ни одного человека в космос, а вот Crew Dragon уже несколько лет с успехом летает, возя на орбиту как астронавтов NASA, так и частных клиентов.
Создание двух конкурирующих лунных аппаратов было изначальным намерением NASA. Однако из-за финансовых ограничений организация не смогла сразу получить необходимые деньги и потом ограничилась лишь одним контрактом для SpaceX, предложившей наименьшую цену. Более того, это решение спровоцировало скандал.
Компания Blue Origin (её заявка была у многих фаворитом) даже подала на NASA в суд, требуя отменить результаты конкурса. Однако суд отверг претензии Джеффа Безоса. Впрочем, судя по всему, стороны забыли старые обиды. Возглавляемая Blue Origin команда уже подала заявку на участие в новом конкурсе NASA. И она снова считается фаворитом.
Наличие конкурента, вероятнее всего, ускорит процесс создания спускаемых аппаратов для нужд Artemis. Другим стимулом к этому может стать деятельность Китая. Поднебесная не скрывает планов создать международную научную базу на южном полюсе Луны. Реализация этого проекта запланирована на первую половину 2030-х.
Судя по всему, сначала КНР также планирует отправить на Луну кратковременную экспедицию наподобие миссий Apollo. И пусть китайский флаг на Луне будет не первым, сложно переоценить значение подобного достижения. Особенно если эта высадка произойдёт раньше миссии Artemis III.
Военные, американские законодатели и даже NASA уже не раз использовали китайский фактор как стимул для выделения дополнительных денег на космическую программу. И чем реальнее будут перспективы «красной Луны», тем громче станут голоса в поддержку подобных инициатив. Возможно, это действительно приведёт к ускорению хода работ над Artemis.
Кто бы ни стал первым в этом неофициальном соревновании, важнее другое. Впервые за долгие годы у всех неравнодушных к космонавтике появились реальные шансы увидеть людей на Луне уже до конца текущего десятилетия. И это очень хорошо. Ведь в последний раз подобное случалось полвека тому назад.
Источник: www.mirf.ru
Испытания в полете: как США запустили к Луне первый за полвека пилотируемый корабль
Запуск «Артемиды I» ознаменовал возвращение Соединенных Штатов к освоению Луны. Уже первая миссия устанавливает несколько исторических рекордов. Планы NASA на редкость амбициозны, но осуществить их будет непросто как по техническим, так и по финансовым причинам, считает научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев
В среду, 16 ноября, стартовала «Артемида I» (Artemis I) — первая миссия новой лунной программы США. Ракета-носитель SLS отправила к Луне пилотируемый корабль «Орион» (Orion), правда, пока без экипажа. Кораблю предстоит облететь Луну и вернуться на Землю.
Закончили чтение тут
Программа полета предусматривает, что на шестой день миссии, 21 ноября, «Орион» пройдет в 100 км над поверхностью Луны. Гравитация нашего спутника изменит траекторию корабля, и 25 ноября он выйдет на ретроградную окололунную орбиту. Эта орбита называется ретроградной, потому что аппарат будет обращаться вокруг Луны не в ту же сторону, что Луна вокруг Земли, а в противоположную.
На этой орбите он пробудет несколько дней, чтобы датчики собрали информацию о работе всех систем корабля. Самую удаленную точку траектории — 480 000 км от Земли — аппарат пройдет 28 ноября. Тем самым «Орион» отберет у «Аполлона-13» звание пилотируемого корабля, сильнее всех удалявшегося от нашей планеты, перекрыв его рекорд на 80 000 км.
Корабль покинет ретроградную орбиту 1 декабря, а через четыре дня, во второй и последний раз, пройдет над лунной поверхностью. Гравитационный пинок Луны направит его к Земле, куда он вернется 11 декабря, на 26-й день миссии. Тем самым «Орион» еще и побьет рекорд по сроку пребывания в космосе пилотируемого корабля без стыковки с орбитальной станцией. Аппарат приводнится в Тихом океане, после чего его выловят из воды и тщательно исследуют на предмет повреждений.
Материал по теме
Космический корабль несет на борту десять кубсатов. Это миниатюрные и сравнительно недорогие аппараты, каждый объемом порядка литра. Их назначение различно: от исследования Луны с орбиты до регистрации космических частиц. «Орион» выпустит кубсаты в свободный полет тремя порциями: дважды на пути к Луне и один раз уже в районе Селены.
Три манекена на борту «Ориона» имитируют экипаж. Внутренние отсеки корабля оснащены счетчиками радиации и другими приборами. С их помощью эксперты хотят изучить условия внутри летящего к Луне аппарата, прежде чем отправлять в нем людей.
Кстати, о людях. «Артемида I» — генеральная репетиция намеченной на 2024 год миссии Artemis II: облета Луны с экипажем на борту. Еще через год должна состояться посадка астронавтов на Луну (миссия Artemis III). Разумеется, этот график может быть соблюден, лишь если у первой «Артемиды» все пройдет без сучка и задоринки.
Что ново под Луной
В рамках «Артемиды I» испытываются сразу три сложные системы: ракета-носитель SLS, корабль «Орион» и европейский служебный модуль. Для успеха миссии все они должны сработать безупречно и согласованно. Изрядная доля риска уже позади: ракета-носитель успешно вывела аппарат в космос.
Под незамысловатым названием «Система космических запусков» (Space Launch System или SLS) скрывается примечательная во многих отношениях ракета. Она самая грузоподъемная из всех ныне эксплуатирующихся. SLS способна доставить на низкую околоземную орбиту 95 т полезной нагрузки, а на Луну — 26 т (в дальнейшем планируется довести этот показатель до 45 т).
Больше было разве что у «Сатурна V» — рабочей лошадки программы «Аполлон», ушедшей в историю вместе с этой программой. Но даже с поправкой на масштабы ракета баснословно дорогая. По недавним оценкам, каждый запуск по программе «Артемида» будет стоить более $4 млрд без учета затрат на разработку.
Сегодняшний старт стал первым космическим запуском SLS. Он несколько раз переносился. Проект ракеты был презентован еще в 2012 году. Тогда первый пуск намечали на 2017-й, а стоимость запуска оценивалась в $500 млн. Но, как часто бывает в космической отрасли, вышло дольше и дороже. И даже на финишной прямой проект преследовали неудачи.
В апреле этого года ракету увезли на ремонт прямо со стартового стола. Запуск перенесли на август, потом на сентябрь, но и тогда он не состоялся. При этом некоторые эксперты называют SLS неудачно спроектированной и принципиально ненадежной. Какова ее реальная надежность, покажет лишь время. Но, по крайней мере, первый блин не вышел комом.
Материал по теме
Крещение огнем
Корабль «Орион» тоже нельзя назвать хорошо обкатанным. Он совершил лишь один испытательный полет (в 2014 году), и то на низкую околоземную орбиту. На пути к Луне и обратно он попадет в условия, в которых он еще никогда не бывал. Например, пересечет радиационные пояса Земли. Они могут повредить электронику, если окажется, что она недостаточно защищена от потока заряженных частиц.
Кроме того, «Орион» окажется вне досягаемости телекоммуникационных спутников и будет вынужден встроиться в специальную систему, поддерживающую связь с межпланетными зондами.
Но, пожалуй, самым серьезным испытанием для корабля станет возвращение на Землю. Аппарат войдет в атмосферу со скоростью 11 км/с, такова плата за рейс к Луне. Сопротивление воздуха замедлит его более чем вдесятеро, прежде чем сработает парашютная система. Трение о воздух разогреет обшивку до 2800 градусов Цельсия. На Земле просто нет экспериментальных установок, которые могли бы воспроизвести для «Ориона» подобное «крещение огнем».
Еще одна не обкатанная новинка — европейский служебный модуль (European Service Module или ESM). Он фактически повезет «Орион» на себе до Луны и обратно, отделившись лишь перед входом в атмосферу Земли. Двигатели ESM будут обеспечивать корабль тягой, солнечные батареи — электричеством. В миссиях с экипажем ESM также обеспечит астронавтов воздухом и водой.
Прототипом служебного модуля послужил космический грузовик ATV, пять раз летавший к МКС. Однако, во-первых, ESM — это не совсем ATV, а во-вторых, даже ATV никогда не летал дальше низкой околоземной орбиты.
Материал по теме
Дорогое удовольствие
Программа «Артемида» — масштабный и дорогостоящий проект. По данным недавнего аудита, уже в 2025 году суммарные расходы с начала программы составят $93 млрд. Для сравнения: программа «Аполлон» обошлась в $110 млрд в ценах 2010 года.
Притом что последняя включала три облета Луны с экипажем (включая нештатный облет «Аполлоном-13») и шесть высадок на Луну, не считая испытаний на околоземной орбите. А ведь создатели «Сатурнов» и «Аполлонов» были первопроходцами: до них к нашему спутнику летали лишь сравнительно небольшие необитаемые зонды. И, наконец, технологии 1960-х годов были весьма примитивны по нынешним меркам.
Почему полеты на Луну так сильно подорожали — тема для тщательного исследования. Но наверняка не последнюю роль в этом сыграли аппетиты подрядчиков и субподрядчиков.
На «Артемиду» работает целая плеяда компаний, сделавших себе имя в космической отрасли. Основной подрядчик в разработке и изготовлении ракеты SLS — Boeing, а корабля «Орион» — Lockheed Martin. Твердотопливные ускорители, обеспечивающие почти 80% начальной тяги, создает Northrop Grumman. Свой вклад в разработку «Артемиды I» внесли также Aerojet Rocketdyne и Jacobs.
Вышеперечисленные компании сотрудничают более чем с 3200 поставщиками. Европейский сервисный модуль — зона ответственности Airbus. А контракт на создание посадочного модуля, в котором экипаж «Артемиды III» опустится на поверхность Луны, выиграла SpaceX (компания Blue Origin пыталась оспорить это решение в суде).
Между тем высадка на Луну в 2025 году должна стать лишь началом. В планах NASA значатся окололунная орбитальная станция и обитаемая база на поверхности Луны. Все это может стать реальностью, если не подведет техника, финансирование не будет урезано, а очередная администрация Белого дома не пересмотрит космическую программу. Вряд ли можно за все это поручиться в условиях мировой экономической турбулентности, особенно если расходы и дальше будут кратно превышать первоначальные сметы.
Источник: www.forbes.ru
«Артемида»: как США хотят закрепиться на Луне
Соединенные Штаты и их союзники твердо нацелились высадиться на Луну в 2020-х. Это должно стать лишь первым этапом: затем последуют создание постоянной базы и «колонизация» естественного спутника нашей планеты.
Статья была опубликована в журнале Naked Science №47.
Смена приоритетов
«Хотите узнать лучше человека? Спросите его о высадке на Луну. Его ответ позволит сразу определить, стоит ли продолжать с ним общение, брать на работу или подписывать долговременный контракт», – писал известный российский популяризатор науки Виталий Егоров. И правда, почти никто из настоящих специалистов не отрицает, что США успешно высаживались на Луну шесть раз, привезли на Землю ценные образцы и показали всему миру возможности американской космической индустрии.
С другой стороны, реализация высадки на Луну, как ни странно, поставила неудобные вопросы перед американскими властями. Что делать дальше? Куда двигаться? Какую новую цель для космонавтики выбрать завтра? И какая миссия должна сменить программу «Аполлон», в рамках которой люди и высадились на спутник Земли.
Ответом стал в чем-то гениальный, а в чем-то провальный (из-за огромной цены запуска) Space Shuttle, который, впрочем, «отлетал» свое еще в 2011-м. Сейчас есть МКС – единственное место, куда летают американские, российские и европейские астронавты и космонавты.
Однако уже в 2020-х станцию могут вывести из эксплуатации. Новой целью для полетов мог стать Марс – и этого жаждала прогрессивная общественность. Но она не учла одного факта: среднее расстояние до Луны составляет 384 403 километра. Между тем среднее расстояние от Земли до Марса – 225 миллионов километров. И это только вершина айсберга.
Сложно сказать, во сколько может обойтись высадка человека на Марс: программа «Аполлон», например, по современным меркам стоила более 130 миллиардов долларов.
Понимают это и в Вашингтоне. В 2010 программа «Созвездие», в рамках которой, в частности, хотели высадить человека на Марс, была официально свернута: добили ее экономический кризис 2008-го и финансовые проблемы США. Дональд Трамп во время предвыборной гонки тоже рвался покорять космос.
Однако сторонникам высадки на Марс опять не повезло: в 2017 году новый президент подписал Директиву № 1, которая предполагает возвращение американцев на спутник Земли. Отныне все усилия пилотируемой космонавтики США направлены именно на Луну. О Красной планете пришлось забыть, не считая, конечно, амбициозной программы «Марс-2020», в рамках которой в 2020 году на Марс хотят отправить новый беспилотный планетоход.
Предполагаемое место высадки уже определили: им станет область рядом с Южным полюсом Луны. Первая пилотируемая лунная миссия пройдет при участии одного мужчины и одной женщины. Они пробудут на поверхности Луны шесть с половиной дней, что вдвое больше, чем во время самой продолжительной миссии, выполненной в рамках программы «Аполлон».
На первом этапе запланированы до четырех выходов в открытый космос и выполнение ряда научных задач, в частности отбор проб водяного льда. Часть оборудования на момент высадки первых людей уже будет на поверхности. В их числе – ровер. Ранее сообщалось, что он получит бур и ряд научных инструментов для исследования Луны.
Это, конечно, лишь начало: в противном случае программа «Артемида» мало чем отличалась бы от «Аполлона». Сейчас речь идет не столько о высадке, сколько о том, чтобы закрепиться на поверхности Луны на долгое время. Построить базу, проводить исследования и изучать естественный спутник на предмет наличия там полезных ископаемых.
Работы на этот счет, в частности, ведут компании Colorado School of Mines и Honeybee Robotics. Они уже предложили свои способы использования водяного льда на поверхности Луны для добычи компонентов ракетного топлива. Эти технологии можно будет применить для того, чтобы обеспечить жизнь на поверхности спутника Земли на продолжительное время.
Кстати, по прогнозам, лунная база может появиться после 2028 года: она будет рассчитана на 15-летний срок работы. То есть речь может идти об условной колонизации. Однако, конечно, мы вряд ли когда-то увидим лунные города или терраформирование спутника. Пока это лишь мечты. К тому же нужно понимать, что каждую из миссий «Артемиды» могут перенести на неопределенный срок.
Это касается даже самых ранних этапов: о более поздних говорить не приходится.
Какие же научные цели может преследовать программа «Артемида»? Подобно МКС, база на Луне дает почти неограниченный простор для фантазии: с ее помощью можно будет проводить исследования в самых разных областях. Кстати, ранее ученые из Network for Exploration and Space Science заявили, что хотят установить на обратной стороне Луны радиообсерваторию. В этом случае отсутствие ограничений, характерных для атмосферы Земли, позволит лучше изучить далекие астрономические объекты: планеты, туманности, черные дыры. То есть все, что представляет научный интерес.
Некоторые считают, что финальным аккордом «Артемиды» могут стать долгожданный полет на Марс и создание там долговременной базы: этому должен поспособствовать полученный во время исследования Луны опыт. Однако нужно учесть, что полет на Красную планету можно будет осуществить лишь в рамках новой, более масштабной инициативы, которая потребует, как уже отмечалось выше, куда больше сил и средств.
Технические средства
Ракета. Программа «Созвездие» родилась и умерла не зря. Она подарила Штатам проекты, благодаря которым, в общем, и стало возможно говорить о полете на Луну. Миссии Artemis 1, Artemis 2 и Artemis 3 объединяет одна важная составляющая. В рамках них хотят использовать сверхтяжелую ракету-носитель Space Launch System от Boeing, которая технологически опирается на нереализованный проект сверхтяжелой ракеты Ares V. Именно она должна была стать одним из главных инструментов для реализации «Созвездия».
Что же такое Space Launch System, или SLS? Если говорить просто, это самая мощная ракета из всех, которые есть сейчас и которые должны появиться в обозримом будущем. Напомним, на сегодня мощнейшей признана созданная компанией SpaceX сверхтяжелая Falcon Heavy. SLS будет еще мощнее: если детище Илона Маска способно вывести на низкую опорную орбиту (НОО) до 63 тонн, то Space Launch System сможет доставить на НОО от 95 до 131 тонны в зависимости от модификации.
Внесем уточнение. Перспективная ракета и космический корабль от SpaceX под названием Big Falcon Rocket может иметь еще более внушительные показатели. Однако концепция Маска уже не раз претерпевала изменения, постепенно уменьшаясь в размерах. Важнее другое. Если у Space Launch System есть конкретные даты последующих запусков, то у Big Falcon Rocket – только планы и прототип.
Но это вовсе не камень в огород SpaceX. Просто ракету SLS создают намного дольше, кроме того, она может похвастаться более четко сформулированными задачами.
Чисто конструктивно Space Launch System – это двухступенчатый носитель, использующий проверенные технические решения: «модных» метановых двигателей на нем нет. На первой ступени установят четыре жидкостных ракетных двигателя RS-25D/E, на второй – двигатель RL-10B-2. Помимо этого, ракете поможет взлететь Solid Rocket Booster – твердотопливный ракетный ускоритель от Space Shuttle.
Это, напомним, крупнейший и самый мощный ракетный двигатель из всех когда-либо созданных. Каждый Solid Rocket Booster имеет длину 45,5 метра, диаметр в 3,7 метра и стартовую массу 580 тонн, из которых около 499 тысяч килограммов составляет твердое топливо, а остальное приходится на саму конструкцию. Каждый ускоритель имеет стартовую тягу (на уровне моря) примерно 12,45 МН.
Именно такого «монстра» будут использовать американцы для полетов к спутнику нашей планеты. И реальных альтернатив ему в мире пока нет, не считая вышеупомянутой BFR, а также гипотетических российских сверхтяжелых ракет «Дон» и «Енисей» и такого же гипотетического китайского носителя «Чанчжэн-9». Они могут появиться в конце следующего десятилетия, а могут – вообще никогда.
Космический корабль. Если ракета-носитель SLS – косвенный наследник программы «Созвездие», то пилотируемый космический корабль Orion – самый что ни на есть прямой. Компания Lockheed Martin создает его еще с середины 2000-х, а первый беспилотный испытательный полет он выполнил в уже далеком 2014 году.
Чисто концептуально корабль похож на два других многоразовых перспективных американских корабля – Crew Dragon и CST-100. Однако, в отличие от них, Orion создают именно для длительных экспедиций: к Международной космической станции он не будет летать. Стартовая масса корабля Orion составляет 25 тонн, размеры 3,3 на 5,3 метра. На борту в комфортных условиях могут находиться до шести членов экипажа. Внутренний объем корабля примерно в полтора раза больше, чем внутренний объем «Аполлона»: объем кабины нового аппарата – 9 м³.
В целом есть все основания верить в успех проекта. Двадцатого июля вице-президент США Майк Пенс выступил с речью в Космическом центре Кеннеди и показал готовую капсулу для экипажа Orion, который хотят использовать в рамках миссии Artemis 1. И хотя конкретно эта миссия будет беспилотной, она позволит лучше понять и оценить риски, которые могут возникнуть перед астронавтами.
Посадочный модуль. Чтобы представить себе будущий лунный модуль, можно вспомнить внешний вид спускаемого модуля «Аполлона». Рассмотрим вопрос более детально на примере модуля, предложенного осенью компанией Boeing. Согласно этой инициативе новый аппарат будет двухступенчатым, причем обе ступени будут использовать высококипящее топливо. Спускаемый модуль рассчитан на троих астронавтов: лунный модуль «Аполлона», напомним, вмещал двоих.
Известно, что новый аппарат будет использовать некоторые технические решения, позаимствованные у космического корабля CST-100. Однако, по мнению экспертов, есть много условностей: все-таки корабль спроектирован не для Луны, а для МКС (как уже отмечалось выше).
Основные компоненты посадочного модуля – «элемент перемещения» на низкую окололунную орбиту, «спускаемый элемент» для спуска на поверхность Луны, а также «подъемный элемент» для доставки астронавтов с поверхности спутника на так называемый «Лунный шлюз».
«Лунный шлюз». Речь идет об орбитальной станции, известной как Lunar Orbital Platform-Gateway. Это окололунная станция, которую можно рассматривать в качестве будущей замены МКС. Она будет делать один оборот вокруг Луны приблизительно за семь дней. Gateway (сокращенное название) будет крупной – впрочем, существенно меньше МКС.
Сейчас «Лунный шлюз» видят промежуточной точкой для астронавтов, которые будут высаживаться на Луну. Причем станцию хотят построить за относительно короткий срок: в 2022 году планируют запуск электродвигательного модуля РРЕ – первого для станции. А уже в 2023-м хотят запустить так называемый Minimal Habitation Module, или малый жилой модуль, который намерены использовать для реализации высадки на Луну в 2024 году. И это лишь начало: после реализации перечисленных миссий последуют запуски других модулей, в том числе от международных партнеров NASA.
Скафандры. 15 октября 2019 года Космическое ведомство США показало новые скафандры, в которых астронавты будут исследовать космос в рамках миссии «Артемида». Один из скафандров будет применяться на борту космического корабля Orion, а второй – для высадки на спутник нашей планеты.
Последний даст принципиально новые возможности. «Астронавтам не придется “прыгать по поверхности Луны”. Новые скафандры позволят “по-настоящему ходить”», – заявил глава NASA Джим Брайденстайн. Лунный скафандр (Exploration Extravehicular Mobility Unit, xEMU) может поддерживать работу на земном спутнике до восьми часов: еще час ресурса зарезервировали для нештатных ситуаций. Вес прототипа устройства составляет 90 килограммов без учета массы систем жизнеобеспечения. Примечательно, что астронавт должен буквально заходить в скафандр через дверь в задней части: такое решение ранее применяли советские инженеры.
Другой представленный образец – полетный скафандр Orion Crew Survival System (OCSS) – имеет яркий оранжевый цвет: в основе его концепции – максимальная компактность, удобство и безопасность. В обычных условиях он не находится под давлением, но в случае опасности, например при разгерметизации, может создавать избыточное давление и повышать выживаемость членов экипажа. Скафандр частично защищает и от радиации. Астронавт может находиться в нем до шести дней.
Участие России
Для российской пилотируемой космонавтики Луна имеет самое важное значение. После предполагаемого вывода из эксплуатации МКС летать российским «Союзам» будет просто некуда, поэтому выбор невелик. С другой стороны, пока никакой конкретики по этому поводу нет.
Ранее российский носитель тяжелого класса «Ангара А5» рассматривали в качестве средства для доставки грузов и людей на станцию Gateway – по крайней мере, наряду с американскими ракетами.
Однако вскоре начались проблемы. В прошлом году стало известно, что США требуют от России построить шлюзовой модуль по западным техническим стандартам. По словам информированного источника, речь шла о всех системах электропитания, обеспечения терморегуляции модуля и жизнедеятельности внутри него, а также об интерфейсах. Кроме того, американцы предложили использовать их скафандры вместо российских. «Нас пока держат в проекте, но с большим удовольствием избавились бы», – заявил тогда же источник из российской ракетно-космической индустрии.
О высадке на Марс говорят и представители частного бизнеса, однако без участия NASA и государственного финансирования полет к далекой планете – что-то из ряда фантастики. Косвенно это подтверждает проект Mars One, в рамках которого бизнесмен Бас Лансдорп предлагал желающим высадиться на Марс уже в 2020-х. Большинство специалистов сочли его мошенником. В 2019 году СМИ сообщили, что Mars One – банкрот.
Однако деваться некуда. Реализовать собственную программу полетов на Луну у России, скорее всего, не получится: для этого нет ни средств, ни технологий, ни политической воли. А значит, «Роскосмосу» стоит попытать счастья с западными партнерами. В противном случае Москве придется вовсе отказаться от пилотируемой космонавтики.
Источник: naked-science.ru