Хабрахабр

[Перевод] Идея с окололунной станцией от НАСА и плохая, и хорошая

Лунная орбитальная платформа-шлюз от НАСА станет либо необходимым этапом для посадки на Луну, либо никчёмной ерундой

Затем посадочный модуль отделился и опустился на поверхность. Когда астронавты полвека назад впервые сели на Луну, они долетели туда в один этап: ракета Сатурн-5 запустила командный, обслуживающий и посадочный модули «Аполлон», и они вышли на низкую окололунную орбиту. Несколько коммерческих ракет запустят в космос компоненты небольшой космической станции, которая потом самостоятельно соберётся на высокой лунной орбите. Проведя 22 часа в лунной пыли, астронавты с "Аполлона-11" забрались во взлётный модуль и вернулись в командный модуль, чтобы отправиться в обратный путь.
Текущий план НАСА по отправке астронавтов на Луну, который может быть реализован уже в 2024 году, построен немного по-другому. Наконец, гигантская ракета SLS запустит космический корабль "Орион" (крайне сильно напоминающий командный модуль «Аполлона») с астронавтами внутри. Ещё одна ракета отправит туда пустой лунный посадочный модуль. Наконец, астронавты спустятся на поверхность Луны. «Орион» пристыкуется к космической станции, и некоторые астронавты перейдут в ожидающий посадочный модуль. Завершив вылазку, они вернутся на орбитальную станцию, где команда пересядет в «Орион», чтобы отправиться домой.

НАСА называет её "Шлюзом" [Gateway]. Лунную космическую станцию представляют себе, как набор модулей, включая и жилые, воздушный шлюз, модуль питания и двигательную установку.

НАСА утверждает, что «Шлюз» станет необходимой частью по освоению космоса человеком. Её истоки зародились раньше текущего плана НАСА по возвращению на Луну, недавно агентство переименовало всю программу, дав ей имя "Артемида", а предполагаемая станция сжималась и увеличивалась в ответ на изменение бюджетов и политик. Другие же размышляют над тем, нужен ли он вообще.

В речи от апреля 2010 года, где было объявлено о новых направлениях развития планов НАСА по освоению человеком космоса, Обама призвал агентство разработать транспортные средства для изучения глубокого космоса, начиная с полёта к ближнему к Земле астероиду в 2025. Истоки «Шлюза» можно отследить к отмене президентом Бараком Обамой последнего плана НАСА по возвращению людей на Луну (программа "Созвездие"). Поэтому агентство предложило альтернативу: вместо отправки астронавтов к астероиду оно притащит астероид к астронавтам. Однако НАСА быстро решило, что такая цель будет слишком амбициозной, и потребует проведения многомесячного пилотируемого полёта.

Предполагалось, что роботизированный космический корабль захватит небольшой и недалеко расположенный от Земли астероид – диаметром не более 10 м – и постепенно передвинет его на высокую стабильную орбиту вокруг Луны под названием дальней ретроградной орбиты, где его смогут посещать астронавты в рамках коротких миссий. Эта идея породила миссию по перенаправлению астероида (ARM), о которой было объявлено в 2013. Однако сомнения по поводу полезности и осуществимости ARM похоронили программу, когда её предложили на слушаниях по распределению бюджета в Конгрессе США.

Агентство давно уже считало, что космическая программа получит преимущества, заняв пространство между Землёй и Луной для проверки технологий будущих миссий к Марсу и за его пределы. В 2017 году под управлением администрации Дональда Трампа НАСА вновь совершило разворот. К концу 2020-х астронавты на этом «Шлюзе» смогут начать собирать отдельный транспортный космический корабль Deep Space Transport для долгосрочных миссий к Марсу. Следующим предложением, сделанным в марте 2017, стала концепция Deep Space Gateway: набора модулей на дальней ретроградной орбите Луны.

Но и этот план потерпел фиаско, после того, как Трамп сделал новым приоритетом НАСА отправку астронавтов на поверхность Луны и создание постоянного присутствия в космосе.

В такой схеме капсула с командой «Орион» (1) доставляла бы астронавтов к «Шлюзу» для подготовки к миссиям на поверхности Луны.
Наиболее амбициозная версия «Шлюза» должна была стать международной, и разные модули должны были поставлять космические агентства Канады, Европы, Японии и России. Однако теперь НАСА проектирует «минимальный» «Шлюз», состоящий только из небольшого обитаемого модуля и двигательной установки, чтобы раньше вернуться на поверхность Луны. У «Шлюза» был запланирован шлюзовой компонент (2), обитаемые модули (3, 4), пространство для научных экспериментов и хранения (5, 6, 7), роботизированная рука (8) и двигательная установка (9).

Он подписал директиву космической политики, фокусирующую космическую программу США на исследовании космоса при помощи людей, и в первую очередь – возвращения американских астронавтов на Луну. «На этот раз мы не просто поставим там флаг и оставим следы», — сказал Трамп в декабре 2017. «Мы заложим основу к предполагаемой миссии на Марс, и, возможно, когда-нибудь – к более далёким мирам». Он сказал, что «долгосрочное изучение и использование» Луны было шагом к ещё более грандиозным проектам.

НАСА решило поменять концепцию шлюза, формально переименовало его в Orbital Platform–Gateway, и представило, как сцену, с которой будут отправляться лунные миссии. Директива поручила НАСА вернуть людей на поверхность Луны с использованием коммерческих и международных партнёрских предприятий, но оставила агентству задачу придумать наилучший способ для этого. Космические корабли с Земли смогут дойти до неё с минимальными тратами топлива, поэтому туда можно будет относительно дёшево и легко доставлять припасы. «Шлюз» предложили собирать на другой орбите, сильно эллиптической и проходящей над полюсами Луны – «почти прямолинейной гало-орбите». В такой конфигурации, по планам НАСА, астронавты смогут вернуться на поверхность Луны к 2028 году.

К началу 2019 проект «Шлюза» вырос до самого большого размера, чем когда бы то ни было. НАСА также работает над привлечением международных партнёров, со многими из которых оно уже работало над Международной космической станцией. В феврале 2019 года канадский премьер Джастин Трюдо объявил, что страна готова потратить 2 млрд канадских долларов на этот проект. Предлагаемая конфигурация включала модуль с питанием и двигательной установкой, которая должна была использовать солнечную энергию для питания «Шлюза» и его передвижения в пространстве между Землёй и Луной, два обитаемых модуля, модуль утилизации, многофункциональный модуль и роботизированную руку. В концептуальных рисунках другие модули оптимистично несли на себе логотипы Европейского космического агентства, Японского агентства исследования космоса и Роскосмоса.

Он обсуждал предложение НАСА на 2020 фискальный год, куда входила сумма в $821 млн на развитие «Шлюза». «Это вдохновляющий проект „Шлюза“», — сказал администратор НАСА Джим Брайденстайн в своей речи в середине марта. Он добавил, что общался с руководителями других космических агентств, и «они радостно восприняли идею объединённого проекта для путешествия к Луне».

В речи на встрече Национального космического совета 26 марта вице-президент Майк Пенс приказал НАСА ускорить планы возвращения на Луну. Но через две недели вдохновляющая идея опять изменилась. Эта амбициозная цель – прилунение в 2024 году – стала неожиданностью для всего мира. «По указанию президента США политикой этой администрации и нашей страны является возвращение американских астронавтов на Луну в ближайшие пять лет», — объявил Пенс в своей речи.

В апрельской речи на Космическом симпозиуме в Колорадо-Спрингс Брайденстайн сказал, что НАСА будет исправлять свои планы, чтобы приспособить их к изучению луны, и сконцентрируется только на базовых элементах, необходимых для возвращения людей на её поверхность в ближайшие пять лет. А ещё она заставила НАСА чесать голову в поисках средств к достижению этой цели. Нам нужно ступить на поверхность Луны как можно быстрее, — сказал он. «Первая фаза – скорость. И, судя по всему, большая часть проекта «Шлюз» будет отвлекать агентство. – Мы будем избавляться от всего, что будет отвлекать нас от этой цели». Брайденстайн предположил, что единственными частями «Шлюза», необходимыми для прилунения, являются двигательная установка и обитаемый модуль, к которому смогут пристыковаться корабль «Орион» и посадочные модули.

Космическим агентствам, начавшие планирование постройки компонентов «Шлюза», внезапно стало непонятно, когда может понадобиться их вклад, и понадобится ли он вообще. Международные партнёры НАСА также были шокированы. «Наши международные партнёры озабочены этим, и они выразили свою озабоченность мне на этой конференции», — сказал он. Брайденстайн признал наличие этой неопределённости в апрельской речи. А тогда, сказал он, приоритетом НАСА станет поддержка долговременного нахождения людей в пространстве между Землёй и Луной, в том числе и постройка «Шлюза» в виде, похожем на то, что обсуждалось ранее. Однако он сказал, что эти партнёры всё равно смогут сыграть свою роль во второй фазе планов НАСА по изучению Луны – после прилунения в 2024.

В мае НАСА объявило о запросе дополнительного аванса в $1,6 млрд в 2020 году, необходимого для достижения поставленной цели. В последовавшие недели НАСА всё чаще говорило о постройке «минимального» «Шлюза» для поддержки прилунения 2024 года. Также в этом предложении рекомендуют урезать финансирование «Шлюза» на $321 млн. Дополнительные деньги в основном должны помочь коммерческим компаниям быстрее разработать спускаемые аппараты, ускорить отстающую разработку ракеты SLS и корабля «Орион», поскольку оба этих проекта уже на годы отстают от графика, и превысили свои бюджеты на миллиарды долларов.

"«Шлюз» развивался в сторону более крупных возможностей, превышавших минимум, необходимый для прилунения. Этот пересмотренный бюджет «немного меняет отношение к „Шлюзу“», сказал помощник администратора НАСА по человеческим исследованиям и операциям, Уильям Герштенмайер во время второпях организованной пресс-конференции. В конце мая Брайденстайн объявил, что НАСА выбрало компанию Maxar Technologies для постройки модуля питания и двигательной установки «Шлюза». Текущие планы перенаправляют проектирование «Шлюза» обратно на самые необходимые для прилунения компоненты".


Слева направо:
— низкая лунная орбита, 100 км, период 2 часа;
— дальняя ретроградная орбита, 70 000 км, период 2 недели;
— почти прямолинейная гало-орбита, 2 000 – 75 000 км, период 1 неделя.

У всех есть свои компромиссы: доступ к более высоким орбитам дешевле с Земли, но низкие орбиты дают быстрый доступ на поверхность Луны. В НАСА рассматривали несколько вариантов орбит для подготовки к прилунению.

Если вам надо попасть на поверхность Луны, как говорят он, то и направляйтесь туда напрямую, как сделали миссии «Аполлон» полвека назад. Критики проекта «Шлюз» говорят, что НАСА не должно откатывать масштабы назад к космической станции, а должно просто закрыть проект. Создание аванпоста на лунной орбите добавляет трат, задержек и сложностей в и так уже трудную задачу.

В прошлом ноябре во время встречи с консультативной группой из Национального космического совета, он обрушился на космическую станцию с разрушительной критикой. Среди этих критиков есть и бывший администратор НАСА, Майкл Гриффин. Вместо этого НАСА должно идти на поверхность Луны напрямую, утверждал он, а уже после этого устанавливать что-то вроде «Шлюза» для поддержки подобных миссий, в особенности когда астронавты смогут начать добывать такие ресурсы, как водяной лёд на полярных шапках. «Обсуждаемая архитектура, по которой „Шлюз“ надо сделать перед тем, как ступить на Луну, с точки зрения инженера космических систем выглядит глупо», — сказал он. "«Шлюз» будет полезен только после того, как они смогут изготавливать на Луне топливо для ракет, и отправлять его в склад на лунной орбите, но не до этого".

Он сравнивает «Шлюз» с постом, взимающим дорожный сбор, утверждая, что он добавляет расходов ко всем будущим миссиям к Луне или Марсу. Ещё один активный критик проекта – Роберт Зубрин, основатель и президент Марсианского общества. Он предложил альтернативный план под названием Moon Direct, который будет использовать существующие коммерческие транспортные системы для постепенного создания лунной базы.

В мае агентство по-тихому распространило черновик предложения под названием "Зачем нужен Шлюз?", защищающий космическую станцию. Будучи в курсе этой критики, НАСА защищает «Шлюз». Среди перечисленных причин этого заявлено и то, что главный двигатель «Ориона» слишком слаб, чтобы вывести космический корабль на низкую орбиту вокруг Луны, поэтому на высокой орбите требуется организовать нечто вроде «Шлюза». «Позиция НАСА, основанная на техническом и программном анализе, состоит в том, что „Шлюз“ позволяет наискорейшим образом организовать посадку следующих американцев на Луне», — говорится там.

Такие изменения, как необходимость увеличения мощности двигательной установки «Ориона» для того, чтобы он смог добраться до низкой лунной орбиты, могут добавить миллиарды к тем $30 млрд, которые уже потрачены на сегодня на реализацию программ SLS и «Орион», и при этом ничем не помочь в достижении цели к 2024 году. «В целом, краткосрочные и долгосрочные преимущества архитектуры „Шлюза“ легко перевешивают риски столкновения с заметными задержками реализации проекта и неэффективными моментами, которые неизбежно произойдут из-за такого позднего изменения архитектуры», — написано в заключении.

В прошлом октябре ревизор НАСА выпустил уничижительный отчёт о программе SLS, которая к тому времени отставала от графика уже на три года и превысила бюджет на несколько миллиардов долларов. Необходимость полагаться на SLS и «Орион» волнует некоторых лунных энтузиастов, поскольку обе технологии до сих пор находятся в режиме разработки, и оба проекта уже столкнулись со значительным перерасходом средств и задержками. И при этом НАСА с союзниками говорят, что другого пути на Луну не существует.

Он считает, что ограниченные возможности двигателя «Орион» на самом деле являются преимуществом. «Существующие у нас сегодня компоненты не могут реализовать посадку на Луну без „Шлюза“», — сказал Майк Фуллер, ответственный за бизнес-развитие программ НАСА в Northrop Grumman. Если «Орион» выйдет на более высокую орбиту, ему будет легче вернуться обратно на Землю, поскольку для этого потребуется меньше тяги. Миссии «Аполло» отправляли управляющие модули на орбиту в 100 км от Луны, но он говорит, что «так низко опускаться в гравитационный колодец Луны было невыгодно».

Критики говорят, что в секторе коммерческого космоса появляются технические альтернативы. Сможет ли НАСА полностью отказаться от «Шлюза» и этой архитектуры? Blue Origin строит как многоразовую тяжёлую ракету New Glenn, так и посадочный лунный модуль Blue Moon. Они имеют в виду Blue Origin, космическую компанию, основанную миллиардером Джеффом Безосом, владельцем Amazon, находящуюся недалеко от Сиэтла. Её верхняя ступень будет космическим кораблём Starship, который, по заверениям компании, сможет садиться прямо на Луну и переносить тяжёлые грузы. Ещё один участник соревнования – компания SpaceX Илона Маска, из Хоторна (Калифорния), также работающая над созданием многоразовой ракеты. «Это транспортное средство на Луне сможет, по сути, служить ядром довольно серьёзного лунного аванпоста, который со временем вырастет», — сказал Пол Вустер, инженер принципиальных разработок по Марсу из SpaceX.

Более того, любые попытки отменить программы SLS или «Орион» наверняка встретят упорное сопротивление в Конгрессе, особенно со стороны влиятельных членов из тех штатов, в которых идёт работа над ними. Однако все эти замечательные космические корабли от этих компаний всё ещё остаются в процессе разработки, и до их готовности к высадке на Луну могут пройти года. В мае, обсуждая обновлённый бюджет от НАСА, Брайденстайн сказал, что «Шлюз» является жизненно важным проектом для достижения цели по посадке на Луне к 2024 году. И, поэтому, неудивительно, что НАСА с удвоенной силой принялась за свой план «Шлюза». – Мы не в состоянии преувеличить его важность». «Важность проекта „Шлюз“ не уменьшилась со временем, — сказал он.

НАСА и ранее побеждала вопреки всем невзгодам и вызовам. Если НАСА, учитывая сдувшиеся бюджеты и политические реалии, продолжит упорно идти в сторону «Шлюза», мы станем свидетелями триумфального возвращения астронавтов НАСА на Луну к 2024 году. И в этом случае целеустремлённые миллиардеры из SpaceX и Blue Origin, возможно, не станут дожидаться НАСА, и у следующих следов, которые оставят лунные ботинки в реголите, будут видны корпоративные логотипы. Однако возможно и то, что план не выживет в дебатах Конгресса по поводу бюджетов, или что выборы 2020 года приведут к появлению другой администрации, которая опять изменит курс исследования Луны.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть