Как «Артемида» вернёт нас на Луну
Три системы запучка и два посадочных модуля от Boeing, SpaceX и Blue Origin являются частью сложной головоломки программы НАСА «Артемида».
Mark Zastrow, Astronomy January 2024.
Шестьдесят пять лет назад СССР потряс мир, отправив первого робота-эмиссара с Земли на Луну. Удар Луны-2 в сентябре 1959 года по северо-восточному Морю Дождей стал ошеломляющим достижением, достигнув Луны менее чем через два года после запуска Спутника-1, ознаменовавшего начало космической эры. Это событие помогло разжечь технологическую бурю, теперь известную как Космическая гонка между США и СССР.
США ответили на лунный вызов потоком роботов и людей-исследователей. Менее чем через 10 лет после того, как Луна-2 достигла Луны, Нил Армстронг сделал свой «маленький шаг для человечества» на Море Спокойствия. Но как только Apollo достиг своего апогея и началось серьезное научное исследование Луны, политика положила конец величайшему технологическому усилию в истории человечества, и Луна исчезла из наших мечтаний.
Сейчас, в первые десятилетия XXI века, программа Artemis по возвращению на Луну пустила корни. США и международные партнеры разработали планы и оборудование, которые вернут людей на Луну в течение следующих нескольких лет.
Текущие общедоступные сроки Artemis остаются весьма оптимистичными, но их следует смягчить чрезвычайной сложностью и амбициозностью программы. Возможно, неудивительно, что Artemis сталкивается с повторяющимися задержками разработки, хотя ни одно из технологических препятствий, по-видимому, не является препятствием. Настоящий вопрос заключается в следующем: когда на Луне появятся новые следы?
План Artemis
В отличие от единственного рывка программы Apollo к Луне, когда модули для всей миссии располагались на одной ракете Saturn V, программа Artemis будет использовать несколько транспортных средств, разработанных как NASA, так и частными предприятиями. К ним относятся система Space Launch System (SLS) NASA с основной ступенью, построенной Boeing, сверхтяжелая ракета-носитель SpaceX и ракета New Glenn от Blue Origin. SpaceX и Blue Origin также строят пилотируемый лунный посадочный модуль. Другое оборудование включает лунные скафандры и автономные марсоходы для перевозки астронавтов и грузов вблизи южного полюса Луны.
Беспилотная миссия Artemis 1 уже полетела в 2022 году. Миссия Artemis 2 в 2025 году будет использовать ракету SLS для отправки экипажа из четырех человек в круговой полет вокруг Луны на борту космического корабля Orion. Первая посадка Artemis на Луну состоится с Artemis 3; эта и будущие посадочные миссии будут использовать сложную схему множественных запусков ракет и комбинации трёх различных пилотируемых космических кораблей. Разработка двух независимых систем посадки на Луну призвана стимулировать конкуренцию, а также служить страховкой на случай, если технические проблемы задержат разработку одного из аппаратов.
Artemis 2
Полёт ожидается не раньше сентября 2025 года. Artemis 2 будет использовать SLS для отправки экипажа из четырех человек на борту космического корабля Orion в 10-дневную миссию, совершающую круг в пределах 4600 миль (7400 км) от Луны. Экипаж состоит из командира Рида Уайзмана, пилота Виктора Гловера и специалистов миссии Кристины Кох и канадского астронавта Джереми Хансена. Кох станет первой женщиной, которая полетит на Луну, а Хансен станет первым неамериканцем, совершившим это путешествие. Квартет провел в общей сложности 660 дней в космосе в длительных миссиях на Международной космической станции и совершил 12 выходов в открытый космос между ними.
Перед отправлением на Луну Artemis 2 выйдет на высотную 24-часовую околоземную орбиту, чтобы проверить системы космического корабля Orion. После отделения от верхней ступени SLS экипаж возьмет на себя ручное управление, развернет Orion и приблизится к верхней ступени в имитационной стыковке, чтобы увидеть, как корабль ведет себя в ближнем бою. Затем Orion развернется и запустит двигатель своего сервисного модуля, отправившись к Луне.
Artemis 3
Для первой миссии посадки на Луну Artemis 3 - первой запланированной пилотируемой высадки на Луну после Apollo - SpaceX Starship Human Landing System (HLS) будет выведена на лунную орбиту, где будет находиться до 100 дней в ожидании прибытия экипажа на борту космического корабля Orion.
Доставка Starship на Луну будет включать сложную схему дозаправки космического корабля на орбите. Сначала версия Starship с топливным складом будет выведена на орбиту с помощью ускорителя SpaceX Super Heavy. Затем серия из 20 многоразовых космических кораблей-заправщиков, запущенных с помощью ускорителя Super Heavy, заполнит топливный склад 2 миллионами фунтов (910 000 кг) жидкого метана и жидкого кислорода. Затем будет запущен Starship HLS, дозаправится из склада, а затем выйдет на лунную орбиту.
Экипаж из четырех астронавтов стартует отдельно на космическом корабле Orion на ракете SLS NASA и отправится на лунную орбиту для встречи и стыковки со Starship HLS. Двое членов экипажа перейдут на Starship HLS, который доставит их на поверхность Луны и приземлится около южного полюса. За 6,5 дней пребывания запланировано до четырех прогулок по Луне. Приборы, доставленные на поверхность, будут исследовать сейсмические и физические свойства Луны. После старта Starship HLS встретится с находящимся на орбите Orion, и все четыре астронавта вернутся на Землю на борту Orion.
Хотя опубликованные сроки предполагают, что Artemis 3 приземлится на Луне к концу 2026 года, внутренняя базовая линия NASA для посадки была отодвинута на февраль 2028 года. Перед одобрением полета необходимо выполнить множество инженерных вех. К ним относятся устранение неожиданных ямок и эрозий, полученных тепловым щитом космического корабля Orion на Artemis 1, а также проблемы, с которыми столкнулась Axiom Space при разработке лунного скафандра Artemis. История предыдущих амбициозных программ космических полетов показывает, что разумно управлять ожиданиями и ожидать, что Artemis 3 наконец полетит в конце 2028 года. Критической переменной в схеме Artemis является очевидная недостаточная эффективность ракеты SpaceX Super Heavy. Вместо 100 тонн (90 000 кг) груза или топлива, размещаемых на орбите, в настоящее время достижимая цифра ближе к 50 тоннам (45 000 кг). Если это не исправить, это потребует, возможно, вдвое большего количества запусков космических кораблей-заправщиков, что увеличит заполнение топливного хранилища космического корабля до громоздкого шестимесячного процесса. Ожидается, что демонстрация дозаправки Starship на орбите состоится в 2025 году.
Текущие показатели Super Heavy не фатальны для Artemis, но они могут задержать посадку на Луну в рамках программы на срок до пяти лет. SpaceX, вероятно, потребуется больше времени, чтобы усовершенствовать более производительные двигатели Raptor 3, которые восстановят ускоритель Super Heavy до его базового уровня вывода 100 тонн на околоземную орбиту.
Mark Zastrow, Astronomy January 2024.
Шестьдесят пять лет назад СССР потряс мир, отправив первого робота-эмиссара с Земли на Луну. Удар Луны-2 в сентябре 1959 года по северо-восточному Морю Дождей стал ошеломляющим достижением, достигнув Луны менее чем через два года после запуска Спутника-1, ознаменовавшего начало космической эры. Это событие помогло разжечь технологическую бурю, теперь известную как Космическая гонка между США и СССР.
США ответили на лунный вызов потоком роботов и людей-исследователей. Менее чем через 10 лет после того, как Луна-2 достигла Луны, Нил Армстронг сделал свой «маленький шаг для человечества» на Море Спокойствия. Но как только Apollo достиг своего апогея и началось серьезное научное исследование Луны, политика положила конец величайшему технологическому усилию в истории человечества, и Луна исчезла из наших мечтаний.
Сейчас, в первые десятилетия XXI века, программа Artemis по возвращению на Луну пустила корни. США и международные партнеры разработали планы и оборудование, которые вернут людей на Луну в течение следующих нескольких лет.
Текущие общедоступные сроки Artemis остаются весьма оптимистичными, но их следует смягчить чрезвычайной сложностью и амбициозностью программы. Возможно, неудивительно, что Artemis сталкивается с повторяющимися задержками разработки, хотя ни одно из технологических препятствий, по-видимому, не является препятствием. Настоящий вопрос заключается в следующем: когда на Луне появятся новые следы?
План Artemis
В отличие от единственного рывка программы Apollo к Луне, когда модули для всей миссии располагались на одной ракете Saturn V, программа Artemis будет использовать несколько транспортных средств, разработанных как NASA, так и частными предприятиями. К ним относятся система Space Launch System (SLS) NASA с основной ступенью, построенной Boeing, сверхтяжелая ракета-носитель SpaceX и ракета New Glenn от Blue Origin. SpaceX и Blue Origin также строят пилотируемый лунный посадочный модуль. Другое оборудование включает лунные скафандры и автономные марсоходы для перевозки астронавтов и грузов вблизи южного полюса Луны.
Беспилотная миссия Artemis 1 уже полетела в 2022 году. Миссия Artemis 2 в 2025 году будет использовать ракету SLS для отправки экипажа из четырех человек в круговой полет вокруг Луны на борту космического корабля Orion. Первая посадка Artemis на Луну состоится с Artemis 3; эта и будущие посадочные миссии будут использовать сложную схему множественных запусков ракет и комбинации трёх различных пилотируемых космических кораблей. Разработка двух независимых систем посадки на Луну призвана стимулировать конкуренцию, а также служить страховкой на случай, если технические проблемы задержат разработку одного из аппаратов.
Artemis 2
Полёт ожидается не раньше сентября 2025 года. Artemis 2 будет использовать SLS для отправки экипажа из четырех человек на борту космического корабля Orion в 10-дневную миссию, совершающую круг в пределах 4600 миль (7400 км) от Луны. Экипаж состоит из командира Рида Уайзмана, пилота Виктора Гловера и специалистов миссии Кристины Кох и канадского астронавта Джереми Хансена. Кох станет первой женщиной, которая полетит на Луну, а Хансен станет первым неамериканцем, совершившим это путешествие. Квартет провел в общей сложности 660 дней в космосе в длительных миссиях на Международной космической станции и совершил 12 выходов в открытый космос между ними.
Перед отправлением на Луну Artemis 2 выйдет на высотную 24-часовую околоземную орбиту, чтобы проверить системы космического корабля Orion. После отделения от верхней ступени SLS экипаж возьмет на себя ручное управление, развернет Orion и приблизится к верхней ступени в имитационной стыковке, чтобы увидеть, как корабль ведет себя в ближнем бою. Затем Orion развернется и запустит двигатель своего сервисного модуля, отправившись к Луне.
Artemis 3
Для первой миссии посадки на Луну Artemis 3 - первой запланированной пилотируемой высадки на Луну после Apollo - SpaceX Starship Human Landing System (HLS) будет выведена на лунную орбиту, где будет находиться до 100 дней в ожидании прибытия экипажа на борту космического корабля Orion.
Доставка Starship на Луну будет включать сложную схему дозаправки космического корабля на орбите. Сначала версия Starship с топливным складом будет выведена на орбиту с помощью ускорителя SpaceX Super Heavy. Затем серия из 20 многоразовых космических кораблей-заправщиков, запущенных с помощью ускорителя Super Heavy, заполнит топливный склад 2 миллионами фунтов (910 000 кг) жидкого метана и жидкого кислорода. Затем будет запущен Starship HLS, дозаправится из склада, а затем выйдет на лунную орбиту.
Экипаж из четырех астронавтов стартует отдельно на космическом корабле Orion на ракете SLS NASA и отправится на лунную орбиту для встречи и стыковки со Starship HLS. Двое членов экипажа перейдут на Starship HLS, который доставит их на поверхность Луны и приземлится около южного полюса. За 6,5 дней пребывания запланировано до четырех прогулок по Луне. Приборы, доставленные на поверхность, будут исследовать сейсмические и физические свойства Луны. После старта Starship HLS встретится с находящимся на орбите Orion, и все четыре астронавта вернутся на Землю на борту Orion.
Хотя опубликованные сроки предполагают, что Artemis 3 приземлится на Луне к концу 2026 года, внутренняя базовая линия NASA для посадки была отодвинута на февраль 2028 года. Перед одобрением полета необходимо выполнить множество инженерных вех. К ним относятся устранение неожиданных ямок и эрозий, полученных тепловым щитом космического корабля Orion на Artemis 1, а также проблемы, с которыми столкнулась Axiom Space при разработке лунного скафандра Artemis. История предыдущих амбициозных программ космических полетов показывает, что разумно управлять ожиданиями и ожидать, что Artemis 3 наконец полетит в конце 2028 года. Критической переменной в схеме Artemis является очевидная недостаточная эффективность ракеты SpaceX Super Heavy. Вместо 100 тонн (90 000 кг) груза или топлива, размещаемых на орбите, в настоящее время достижимая цифра ближе к 50 тоннам (45 000 кг). Если это не исправить, это потребует, возможно, вдвое большего количества запусков космических кораблей-заправщиков, что увеличит заполнение топливного хранилища космического корабля до громоздкого шестимесячного процесса. Ожидается, что демонстрация дозаправки Starship на орбите состоится в 2025 году.
Текущие показатели Super Heavy не фатальны для Artemis, но они могут задержать посадку на Луну в рамках программы на срок до пяти лет. SpaceX, вероятно, потребуется больше времени, чтобы усовершенствовать более производительные двигатели Raptor 3, которые восстановят ускоритель Super Heavy до его базового уровня вывода 100 тонн на околоземную орбиту.