НАСА назначило на 3 сентября запуск сверхтяжелой ракеты, которая должна стать первым шагом к пилотируемому полету на Луну. «Хайтек» рассказывает, что известно о космической миссии «Артемида», которую ждет весь мир.
UPD: Из-за повторного обнаружения утечки водорода запуск ракеты, назначеный на 03.09.2022, был отменен. Новая дата пока не называется. Чтобы выполнить текущие требования по безопасности, из-за отмены полета после устранения неисправности НАСА необходимо будет вернуть ракету и космический корабль со стартовой площадки обратно в здание вертикальной сборки перед следующей попыткой запуска.
Ближайшее окно для отправки ракеты на Луну будет открыто: с 19 сентября по 4 октября или с 17 по 31 октября.
Космическая программа «Артемида» (Artemis) должна стать первой после полета корабля «Аполлон-17» в 1972 году космической миссией, которая доставит человека на Луну. Несмотря на то, что многие страны на протяжении прошедших 50 лет активно исследовали спутник Земли, другие планеты и Солнце и даже вышли за пределы гелиосферы, ни одна пилотируемая миссия за все это время не покидала низкой околоземной орбиты.
Программа «Артемида» была официально утверждена в 2017 году, но многие ее компоненты готовились за годы до этого. Например, космический корабль «Орион», который выполняет основную миссию, перешел в программу от другой миссии «Созвездие». Изначально предполагалось, что космический корабль отправится к Луне еще в 2016 году, но по разным причинам дата полета постоянно переносилась.
Наконец, в 2022 году НАСА вместе с партнерами проекта — Канадским, Европейским и Японским космическими агентствами — объявило о готовности к запуску.
Первый шаг — «Артемида-1»
Программа состоит из серии из трех миссий, которые будут возрастать по сложности. Запуск «Артемиды-1» — это первый шаг и комплексное тестирование всех элементов. Миссия состоит из ракеты-носителя Space Launch System (SLS), космического корабля «Орион» и наземных систем контроля. Ничто из этого ранее никогда не использовалось.
Уникальность миссии состоит в том, что она должна вывести потенциально пилотируемый корабль на самую далекую для всех пилотируемых полетов орбиту. После запуска самая мощная ракета-носитель SLS должна будет отправить «Орион» в полет на дальнюю сторону Луны. В ходе миссии космический корабль отлетит от Земли на 450 тыс. км. Напомним, расстояние от Земли до Луны составляет в разное время от 360 до 400 тыс. км, еще 64 тыс. км корабль проделает за пределами обратной стороны Луны.
В результате такого сложного полета корабль, предназначенный для полета человека, будет находиться в космосе без стыковок со станцией почти 38 дней. Это дольше, чем любой из ранее построенных пилотируемых аппаратов. А во время обратного полета он разгонится до рекордных 40 тыс. км/ч и достигнет больших температур, чем аналоги.
Как пройдет миссия?
Запуск
Ракета-носитель SLS специально создана для отправки больших грузов на Луну. Конфигурация первой версии SLS — Block 1, которая будет использоваться в текущей миссии может поднять на орбиту и запустить к Луне до 38 тыс. метрических тонн груза. При этом она может разогнать тяжелый космический корабль до скорости около 36 тыс. км/ч, необходимой для выхода на орбиту Луны.
Ракета-носитель приводится в движение парой пятисекционных ускорителей и четырьмя двигателями РС-25. Твердотопливные ускорители сожгут свое топливо и отделятся примерно через две минуты, а основная ступень и РС-25 выработают топливо примерно через восемь минут. После сброса ускорителей, панелей служебных модулей и системы прерывания запуска двигатели основной ступени отключатся, а основная ступень отделится от космического корабля, оставив «Орион» прикрепленным к промежуточной криогенной двигательной ступени (ICPS).
Криогенная ступень — это двигательная установка 13 метров в высоту и 5 метров диаметре, которая состоит из одного двигателя, работающего на жидком водороде и кислороде. После отделения основной ступени космический корабль сделает оборот вокруг Земли и развернет свои солнечные батареи, а криогенная установка даст ему толчок, достаточный, чтобы покинуть орбиту Земли и направиться в сторону Луны.
При этом этот маневр нацелен таким образом, чтобы корабль двигался в том направлении, в котором его сможет подхватить притяжение естественного спутника.
В космосе
«Орион» отделится от криогенной ступени примерно через два часа после запуска. При этом вместе с модулем разгоночный модуль должен вывести на орбиту десять кубсетов, крошечных спутников, для исследования Луны. По мере движения от околоземной орбиты сервисный модуль будет контролировать и корректировать курс.
Путешествие на Луну займет несколько дней, в течение которых инженеры оценят системы космического корабля. В точке максимального сближения «Орион» пролетит над поверхностью спутника на расстоянии около 97 км. А затем использует гравитацию, чтобы выйти на ретроградную орбиту за обратной стороной Луны. По расчетам, он должен удалиться от спутника на 64 тыс. км. Предыдущий рекорд, установленный миссией «Аполлон-13», составлял всего 26 тыс. км.
На обратном пути к Земле «Орион» получит еще одну гравитационную помощь от Луны. Для этого он совершит второй близкий пролет, запустив двигатели точно в нужное время, чтобы обуздать гравитацию спутника и ускориться в направлении Земли. Служебные модули должны будут выбрать траекторию для повторного пролета, которая позволит безопасно войти в атмосферу нашей планеты.
Приземление
Миссия завершится проверкой способности «Ориона» безопасно вернуться на Землю. После всех гравитационных маневров космический корабль разгонится до скорости около 40 тыс. км/ч. После вхождения в атмосферу он должен будет замедлиться до 480 км/ч. При этом температура внешней обшивки поднимется примерно до 2 800°С.
Как только космический корабль пройдет эту фазу полета с экстремальным нагревом, крышка переднего отсека, защищающая его парашюты, будет сброшена. Первые два тормозных парашюта «Ориона» раскроются на высоте 7,6 км и в течение минуты снизят скорость до 160 км/ч. После этого они должны отстегнуться, чтобы корабль выпустил три основных парашюта, которые должны обеспечить точную посадку в пределах видимости спасательного корабля у побережья Сан-Диего.
Зачем нужна тестовая миссия
Основная цель тестового полета — проверить способность теплозащитного экрана «Ориона» выдерживать экстремальные условия при возвращении аппарата в Земную атмосферу. Хотя исследователи провели все возможные тесты на Земле. Ни одна искусственная установка не может полностью воссоздать все условия, с которыми корабль, движущийся с космической скоростью, должен будет преодолеть в процессе стремительного торможения.
Кроме того, исследователи планируют отработать взаимодействие на всех этапах полета. И «Орион», и SLS никогда ранее не использовались. Хотя регламент операции прописан во всех деталях, перед отправкой миссии с участием человека в НАСА хотят убедиться, что ничего не будет угрожать жизни астронавтов.
Например, корабль «Орион» будет использовать камеры, установленные на четырех крыльях солнечной батареи, чтобы контролировать состояние модуля экипажа и сервисного модуля. Будет проведено два исследования — первое после того, как корабль покинет зону космического мусора, а второе — перед возвращением. Они помогут обнаружить любые столкновения с микрометеоритами или орбитальными обломками.
Кроме того, на борту миссии отправится экипаж из трех манекенов. Командир «Муникин» Кампос занимает место капитана внутри «Ориона». Он облачен в новый скафандр и оснащен двумя датчиками излучения. В его кресле также есть датчики для записи данных об ускорении и вибрации во время миссии.
Вместе с Кампосом в рамках радиационного эксперимента Matroshka AstroRad (MARE) едут два фантомных торса: Хельга и Зохар. Зохар носит жилет радиационной защиты, оснащенный датчиками для определения радиационного риска на пути к Луне.
Ряд дополнительных исследований связан с тестированием систем связи с кораблем и модулей захвата изображений. Например, инженеры планируют проверить работу системы WiFi, установленной на корабле, стабилизатора, который фиксирует направление камер, и передачу больших файлов между Землей и «Орионом».
Как посмотреть?
Первая попытка запуска миссии «Артемис-1» собрала на побережье у Космического центра Кеннеди от 100 до 200 тыс. человек. Напомним, НАСА собирался запустить космический корабль в понедельник, 29 августа, но обратный отсчет был остановлен из-за проблем с двигателем корабля.
Представители местной администрации полагают, что субботний запуск может собрать еще больше до 400 тыс. человек. Для всех тех, кто не сможет лично поехать на мыс Канаверал во Флориду НАСА проводит прямую трансляцию.
Прямой эфир должен начаться 3 сентября в 19:15 по Московскому времени c заправки космического корабля. А окно для запуска будет открыто с 21:17 до 23:17.
Что дальше?
Если миссия пройдет успешно, то уже в следующем году НАСА планирует отправить пилотируемую миссию «Артемис-2» с экипажем на борту. Она должна будет полностью повторить маршрут первой миссии и провести дополнительные испытания перед наиболее важным этапом программы.
А в 2024 году по плану на Луну будет отправлена третья миссия, которая должна будет доставить экипаж уже не на орбиту, а на поверхность Луны с помощью специального спускаемого модуля. В случае успеха дальнейшее развитие программы предполагает ежегодный запуски и создание лунной базы.
Читать далее:
Первые снимки подземной части Марса удивили ученых
Галактика, расположенная в 12 млрд световых лет от Земли, «свернулась» в кольцо Эйнштейна
Установка на Марсе производит кислород со скоростью среднего дерева
На обложке: художественная иллюстрация полета корабля «Орион». Изображение: Overwatchfan123, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
