Американский ракетный запуск для выполнения пилотируемой миссии вокруг Луны

Вечером 1 апреля по местному времени новое лунное ракета-носитель NASA «Space Launch System» («Система космических запусков») стартовала с Космического центра Кеннеди во Флориде и вышла на орбиту, выполняя пилотируемую миссию «Артемида-2» вокруг Луны. Это впервые с 1972 года — когда Соединенные Штаты впервые направили людей на Луну с пилотируемым полетом.

Дополнительное чтение

Терпимость к риску и бешеная гонка за сроками: почему США так спешат осуществить первую «поездку на Луну» человека за более чем 50 лет?

Если погодные условия и другие факторы не вмешаются, 1 апреля в 18:24 по местному времени на Космическом центре Кеннеди во Флориде миссия NASA «Артемида-2» вошла в первое «окно» для запуска.

Вместе с новой лунной ракетой-носителем «Система космических запусков» (SLS) и кораблем «Орион» 4 астронавта начнут 10-дневное путешествие по траектории вокруг Луны.

Это первая «поездка на Луну» человеком за более чем 50 лет после «Аполлона», а также ключевая подготовка к следующему шагу США — пилотируемой посадке на Луну; считается, что здесь будет множество интересных моментов, но рисков там тоже предостаточно.

Два аспекта значения

NASA в 2019 году запустило программу лунной высадки «Артемида», цель которой — создать постоянную лунную базу, развивать природные ресурсы и подготовить «платформу» для будущей глубокой космической разведки, включая высадку на Марсе.

После того как за три года до этого «Артемида-1» завершила беспилотный испытательный полет вокруг Луны, «Артемида-2» перешла к первому пилотируемому полету вокруг Луны.

Если все пройдет успешно, спустя 3,5 часа после старта ракеты корабль «Орион» полностью отделится от ракеты.

Сначала корабль выйдет на околоземную орбиту, а примерно через сутки развернется к Луне. После прибытия на лунную орбиту корабль будет использовать лунную гравитацию для полета вокруг Луны по схеме «U-образного кольца» (U-turn ring).

Наконец, под действием земной гравитации, как ожидается, 10 апреля корабль совершит приводнение в Тихом океане у западного побережья США.

Главная цель этой миссии — в реальной глубокой космической среде всесторонне протестировать системы жизнеобеспечения, навигации и связи корабля «Орион», а также характеристики теплозащитного щита.

Особо примечательно, что «Артемида-2» установит несколько «первых».

В аппаратном плане это впервые, когда новая лунная ракета-носитель «Система космических запусков» и корабль «Орион» выступят в паре и выполнят пилотируемую полетную миссию.

Новая лунная ракета-носитель имеет высоту около 98 метров: это самая тяжелая ракета, которую NASA когда-либо запускало. После заправки топливом она весит примерно 2500 тонн и может доставить полезную нагрузку массой 27 тонн на Луну.

Корабль «Орион» имеет максимальный диаметр около 5 метров, обитаемый объем — 8,95 кубических метра, он оснащен 33 двигателями.

Это первая пилотируемая «премьера» «Ориона»: его надежность впервые будет подтверждена данными с участием людей.

Что касается экипажа, то 4 астронавта — не только первая после 1972 года плеяда землян, отправляющихся «к Луне», но и «представители» человечества впервые вблизи увидят «обратную сторону Луны» и соберут, проанализируют данные наблюдений за ней.

При этом некоторые данные, как ожидается, обновят рекорды пилотируемой космонавтики.

Один — в том, что человечество может побить рекорд по полетам в глубоком космосе, максимально увеличив расстояние от Земли.

В 1970 году «Аполлон-13» установил рекорд более 248 000 миль (примерно 400 000 километров). На этот раз ожидается достижение 252 000 миль, что превысит 400 000 километров.

Еще один исторический показатель — скорость входа в атмосферу при возвращении «Ориона», которая составит 40 000 километров в час.

Профессор авиации Пекинского университета авиации и космонавтики, главный редактор журнала «Авиационные знания» Ван Янань отметил(а), что внимание всего мира к миссии «Артемида-2» связано с двумя важными аспектами.

Во-первых, после прекращения программы «Аполлон» лишь беспилотные аппараты выходили на орбиту вокруг Луны; это впервые за более чем 50 лет пилотируемая миссия, которая доставит людей на орбиту вокруг Луны. А завершение пилотируемого облета Луны — это первый ключевой этап и порог рисков перед пилотируемой посадкой на Луну, а также важная предпосылка для достижения мягкой посадки на поверхность Луны.

Во-вторых, используемые в этот раз ракета-носитель и пилотируемый корабль — это оборудование, разработанное с нуля, а не сохранившиеся продукты «эпохи «Аполлона». Пилотируемый полет вокруг Луны — это «полевое» испытание новых систем, причем задача весьма сложная и сопряжена с высокими вызовами. Степень готовности при достижении инженерной цели напрямую влияет на то, есть ли у пилотируемой посадки на Луну надежная основа.

Три фактора риска

Однако, поскольку это первое за более чем полвека устремление человечества к Луне, сможет ли «Артемида-2» выполнить миссию «идеально за один раз», как считают, сталкивается с определенными трудностями.

Ван Янань беспокоится о трех факторах риска.

Первый — в безопасности теплозащитного экрана.

При возвращении корабль «Орион» будет входить в атмосферу Земли со скоростью 40 000 километров в час. Теплозащитный щит должен выдерживать температуру свыше 2700 градусов по Цельсию — то есть примерно половину температуры поверхности Солнца.

«Если система теплозащиты окажется несостоятельной, то при отсутствии возможности спасения со стороны людей при входе в атмосферу корабль в лучшем случае получит повреждения, а в худшем — погибнут люди», — сказал(а) Ван Янань.

В миссии «Артемида-1» в 2022 году, во время беспилотного облета Луны, теплозащитный экран «Ориона» при входе в атмосферу уже сталкивался с «инцидентом»: появились трещины и отслоение нескольких теплозащитных плит.

На этот раз NASA выбирает не менять теплозащитный щит, а скорректировать траекторию входа корабля, чтобы снизить тепловую нагрузку, что в США подвергли жесткой критике со стороны бывшего астронавта, назвав это «безумством».

Второй — стабильность системы контроля среды.

在 ходе полета вокруг Луны показатели в кабине, включая содержание кислорода, концентрацию углекислого газа, температуру и влажность, должны оставаться стабильными; иначе это может повлиять на работу и повседневную жизнь астронавтов и даже поставить под угрозу выживание.

Учитывая, что ранее система контроля среды уже имела проблемы во время испытаний в условиях беспилотного облета, сложность и риск этой миссии в условиях с экипажем еще выше.

«Операции и перемещения астронавтов окажут обратное влияние на окружающую среду, увеличив число человеческих переменных», — сказал(а) Ван Янань.

Третий — надежность силовой и двигательной системы.

在 предыдущих тренировочных прогонках ракета SLS сталкивалась с неисправностями, такими как утечка жидкого водорода и прерывание подачи гелия, из-за чего запуск неоднократно откладывался.

Если сбои повторятся, это повлияет на стабильность полета вокруг Луны, включая точность орбитального управления и положение корабля в пространстве.

Ван Янань заявил(а), что многие технические «болевые точки» еще не были должным образом устранены, но NASA расширило допустимую «терпимость к риску» и поспешно запускает миссию вокруг Луны, что явно несет на себе печать стремления нагнать график.

По его мнению, такая спешка США связана с подходом времен холодной войны и мышлением стран-конкурентов, прежде всего — желанием опередить Китай в реализации пилотируемой посадки на Луну.

С момента программы «Аполлон» человечество достигло крупных результатов в сфере беспилотных миссий к Луне.

Особенно китайские зондовые миссии серии «Чанъэ» реализовали ключевые прорывы, включая посадку в районе лунных полюсов и возвращение образцов лунного грунта.

По мере того как беспилотные исследования Луны становятся все более зрелыми, наступает возможность перезапуска пилотируемых миссий к Луне, и включая США и Китай, множество стран, в том числе Китай и США, разработали планы пилотируемой посадки на Луну.

Однако, в отличие от США, которые действуют слишком поспешно, Китай перед выполнением пилотируемых миссий к Луне или миссий по посадке на Луну в приоритете оставляет достаточные запасы по безопасности, закладывает резервирование в критических этапах и заранее разрабатывает планы спасения, чтобы в полной мере гарантировать безопасность персонала.

«Для инженерии космических полетов любое непредвиденное событие — это серьезная неудача», — сказал(а) Ван Янань.

Он также подчеркнул(а), что фундаментальная цель развития космической отрасли человека заключается не в том, чтобы «первым занять первое место», а в том, чтобы полученные инженерные, технологические и научно-исследовательские выгоды приносили пользу большему числу людей.

Перспективы неопределенны

Хотя США проявляют сильное конкурентное стремление, так называемая «спешка не решает всех проблем».

С момента появления программы «Артемида» — хотя в нее вложили огромные суммы — ход продвижения нельзя назвать гладким.

За 7 лет завершить беспилотный испытательный полет «Артемида-1» удалось только в ноябре 2022 года.

Также пилотируемый облет «Артемида-2», который планировался на 2024 год, неоднократно переносили из-за технических сбоев и других непреодолимых обстоятельств.

Более того, даже всю программу «Артемида» подвергли крупной корректировке.

Согласно первоначальным планам, после выполнения пилотируемой миссии по облету Луны США в 2027 году должны были провести пилотируемую посадку на Луну миссией «Артемида-3».

Теперь миссия «3» будет выполнять испытания систем и возможностей функционирования на околоземной орбите.

Пилотируемая миссия по посадке на Луну будет реализована «Артемидой-4» и «Артемидой-5» в 2028 и 2030 годах.

По этой причине программу «Артемида» высмеивали как самый низкоэффективный космический проект в истории NASA.

Ван Янань считает, что США по-прежнему находятся среди мировых лидеров в области космической инженерии, но сможет ли программа «Артемида» быть завершена в срок — остается неопределенным.

Во-первых, время ограничено, задача тяжелая, а риск при форсировании работ — высокий.

Реализация пилотируемой посадки на Луну включает множество ключевых этапов: завершение пилотируемого облета Луны; готовность аппаратуры, включая успешные испытания тяжелой ракеты-носителя и своевременную поставку нового лунного посадочного модуля; отправка на лунную орбиту всей системы пилотируемой посадки, включая корабль, людей и материальные ресурсы, и обеспечение мягкой посадки на поверхность Луны; дозаправка топлива во время пребывания на Луне; зажигание двигателей на поверхности Луны при возвращении и взлет и т.д.

«Сложность намного выше, чем у „программы «Аполлон»“. Каждый ключевой этап требует необходимых испытаний, и нужно уложиться до 2030 года. График крайне напряженный. Погоня лошади заставляет максимально сжимать время проверки резервов, принося в жертву безопасность и надежность», — сказано(а) в материале.

Во-вторых, совместная работа на внутреннем и международном уровнях может быть не такой гладкой.

На внутреннем уровне в разработку миссии «Артемида» привлекают частные компании, например SpaceX и «Blue Origin» для разработки лунного посадочного модуля, формируя структуру, где сосуществуют NASA, традиционные военные подрядчики и крупные аэрокосмические корпорации, а также новые технокомпании. У разных участников различаются статус, способы ведения работ и культурные предпосылки, из-за чего возникают проблемы с координацией и коммуникацией.

На международном уровне США выбрали путь продвижения программы «Артемида» через международное сотрудничество, но сейчас между США и западными союзниками накапливаются противоречия по вопросам территорий, обороны и другим темам, а колебания отношений между сторонами могут серьезно повлиять на сотрудничество по крупным космическим проектам.

США намерены занять преимущество в новой космической гонке, но сможет ли это реализоваться так, как они хотят, — все в мире будет свидетелем.

(Источник: ЦТВ Новости)