НУЖНО-ЛИ ОТМЕНЯТЬ SLS?
Вы уже слышали новости об отмене программы SLS, в рамках которой NASA и множество подрядчиков строят одноименную ракету для отправки корабля Orion к Луне. Этот проект все еще оставляет надежду вернуть американских астронавтов на поверхность нашего спутника, но есть ряд причин, по которых его могут отменить. Поэтому давайте детальней рассмотрим SLS с точки зрения возможности возврата на Луну и подумаем о том, есть ли альтернативные способы добраться до Луны дешевле и быстрее, чем предлагает Космическое Агентство США?
Но прежде чем поговорить об отмене SLS, давайте погрузимся в историю программы возвращения людей на Луну.
Artemis - история программы
Программа Artemis (далее рус. Артемида) берет свое начало в 2017 году, когда новый президент США Дональд Трамп дает указ вернуть человека на Луну и продолжить ее исследования с научной точки зрения, а не с политической, как это было в рамках программы Apollo (рус. Аполлон).
В рамках программы NASA (National Aeronautics and Space Administration, рус. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства) делает несколько вещей, чтобы вернуть человека на Луну, а вот эти самые вещи:
- Ракета SLS (Space Launch System, рус. Система Космического Запуска).
- Космический корабль Orion (рус. Орион)
- Human Landing System (HLS, рус. Система посадки людей) - система для посадки на Лунную поверхность
- Скафандры для пребывания на поверхности Луны от Axiom Space
- Изучение места для посадки - различные аппараты частных компаний, работающие в интересах программы Артемида
- Окололунная станция Lunar Gateway - станция для пребывания астронавтов на окололунной орбите в течении длительного времени, а также порт для перелетов от Земли к Луне и наоборот
Но вернуть человека на Луну планировалось еще раньше, в рамках программы Constelation (рус. Созвездие). Тогда был план по созданию двух ракет:
- Ares 1 (рус. Арес 1) - двух ступенчатая ракета тяжелого класса для доставки космического корабля Orion (рус. Орион) на низкую околоземную орбиту (далее НОО) к Международной Космической Станции (далее МКС) или для стыковки с Лунным модулем. Первая ступень Ares 1 являлась твердотопливным ракетным двигателем (далее ТТРД), который по факту была усовершенствованным ТТРД Space Shuttle'а. Вторая ступень планировалась криогенной, на топливной паре жидкий водород/жидкий кислород (далее hydrolox), и должна была использовать 1 двигатель J-2X - усовершенствованный двигатель J-2, который использовался на ракетах Saturn 1b и Saturn V. Ракета Ares 1 отправилась только в 1 полет. Это была модификация Ares 1X только с рабочей первой ступенью, а вторая ступень с кораблем Orion и системой аварийного спасения (далее САС, в англ. Launch Abort System или LAS) были массо-габаритными макетами.
- Ares V (рус. Арес 5) - двухступенчатая сверхтяжелая ракета. Первая ступень должна была иметь 5 двигателей RS-25 от Space Shuttl'а, сама ступень по факту являлась увеличенным внешним баком Shuttl'а, а топливная пара осталась таже - hydrolox. Вторая ступень, как и на Ares 1, должна была использовать 1 или 2 двигателя J-2X, топливная пара hydrolox. Также ракета имела 2 улучшенных ТТРД по бокам от первой ступени. Полезной нагрузкой для нее могли стать большие аппараты на НОО и на Геостационарную Орбиту (далее ГЕО) и Лунный модуль для корабля Orion.
Но 44 президент США Барак Обама отменил Constelation, т.к. она была убыточной для бюджета государства, а деньги были направленны на другие программы NASA.
В рамках программы Артемида было решено отказаться от Ares 1 и переделать Ares 5 - так и появилась SLS. Рассмотрим ее подробнее:
SLS - это двухступенчатая ракета. Первая ступень - также как у Ares 5, увеличенный топливный бак Space Shuttl'а, топливная пара - hydrolox, но количество двигателей RS-25 уменьшилось с 5 до 4. По бокам так и остались ТТРД Shuttl'а. Они, по сравнению с теми, которые использовал Space Shuttle, имеют 5 секций, а не 4 и на данный момент являются самыми мощными ракетными двигателями. Всего 1 ТТРД SLS вырабатывает больше тяги, чем 2 первых ступени Falcon 9, а на SLS их 2, работающих одновременно с 4 RS-25.
Вторая ступень ракеты SLS на данный момент является улучшенной версией второй ступени ракеты Delta IV Heavy (рус. Тяжелая Дельта 4) и называется ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage, рус. Промежуточная криогенная двигательная ступень). Имеет топливную пару hydrolox и 1 двигатель RL-10B-2 для выхода на орбиту, а в дальнейшем для выхода на траекторию подлета к Луне.
Следом идет переходной отсек для корабля Orion, скрывающий его ESM (Europian Service Module, рус. Европейский Сервисный Модуль), следом сама капсула корабля Orion, накрытая САС.
Вот такая ракета, способная вывести ~70 тонн на НОО, а также ~27 тонн на TLI. Она уже слетала однажды, в рамках миссии Артемида 1. Это случилось 16 ноября 2022 года. Ракета отправила Orion в беспилотный полет вокруг Луны, а уже 11 декабря Orion вошел в плотные слои атмосферы Земли и вернулся, спустившись на парашютах в Тихий Океан.
Кстати подробнее о миссии Артемида 1 смотрите в моем ролике на YouTube. Там много технической информации и интересных деталей.
Артемида 1 стала потрясающем событием, которое ознаменовало возвращение людей к нашему естественному спутнику - Луне.
Последний полет на Луну
Последний раз люди были там в 1972 году, в рамках миссии Apollo 17. Харрисон Шмитт, Юджин Сернан и Роналд Эванс долетели до Луны, после чего Шмитт и Сернан отправились на ее поверхность. Миссия прошла успешно, но теперь Луна стала недоступна для человека на долгие годы.
Почему отменили Apollo?
Основных причин отмены программы две. Первое - это расточительный бюджет программы. Стоимость всей программы за 30 лет испытаний и полетов составила 25,4 млрд. долларов США на 1972 год, что равняется более 270 млрд. долларов на сегодняшний день. Это огромные цифры, но они были оправданы до одного момента...
Второй причиной отмены стали забастовки людей. Собственно обе проблемы взаимосвязаны, ведь сначала США хотели обогнать СССР в космической гонке и когда первый человек, Нил Армстронг, сделал свой легендарный:
Маленький шаг для человека и гигантский скачок для всего человечества.
Общественность уже утихла и интерес к космосу у простых граждан упал. А т.к. в первых полетах на Луну мало внимания уделялась науке, да и тратить миллиарды долларов на небесный серый шарик никто не хотел, пришлось свернуть программу. Официально причиной отмены было названо отсутствие новой научной ценности при огромных расходах госбюджета и налогоплательщиков.
Таким образом полеты Apollo 18, 19 и 20 так и не случились, а ракеты Saturn V, которые были уже собраны, развезли в музеи по всей территории США.
Аполлон на орбите Земли
SkyLab:
Но после Луны Saturn V все же совершила 1 полет. Это был вывод первой и единственной американской космической станции SkyLab, к которой в последствии было отправлено 3 корабля Аполлон.
Станция просуществовала 6 лет, на ней было проведено множество экспериментов, особенно по наблюдению за Солнцем, т.к. на станции был расположен телескоп для наблюдения за нашей звездой в ультрафиолетовом диапазоне.
Также на станции были другие исследования в области астрофизики, выходы в открытый космос и даже мятеж астронавтов прямо внутри станции. Но об этом мы поговорим в другой раз.
Союз-Аполлон:
Другим и последнем путешествием для корабля Аполлон стала миссия Союз-Аполлон по стыковке двух космических кораблей на орбите. Это была показательная миссия о примирении СССР и США в космическом пространстве, которая положила конец космической гонке.
Вот так и закончилась эра Аполлона, но уже после нулевых США задумались о возвращении на Луну, но теперь с научными интересами и меньшими затратами.
Почему хотят отменить Artemis?
Об отмене программы Артемида споры ходят уже давно, но вот вам несколько фактов почему это может случиться:
- Первое и самое важное - цена. Артемида оказалась очень расточительной для бюджета США. Компании, которые работают над программой, в частности над ракетой SLS, требуют слишком много денег и очень медленно все делают. Оценочная стоимость всей программы уже перевалила за 50 млрд долларов и она продолжает расти.
Для сравнения, стоимость программы Starship (рус. Звездный Корабль) со всей инфраструктурой оценивается чуть более 4 млрд долларов и включает в себя уже 7 полетов системы, многочисленные тесты, производство более 600 двигателей Raptor 2 (также около 150 Raptor 1 и где-то 4-15 Raptor 3), а также различные улучшения, строительство новых объектов и т.д.
Оценочная стоимость 1 запуска ракеты SLS равна примерна 2.5 млрд долларов, а каждый год на производство ракеты тратится примерно 2.6 млрд долларов. - Второй фактор - государство. Т.к. Артемида - это государственная программа, то при смене руководящих органов власти будет меняться и миссия. Она может как измениться глобально, т.е. поменяются планы, а может программу вообще отменят, так и незначительно, т.е. могут просто урезать бюджет и тогда программа затянется на долгие годы.
- Третий фактор - перспективные частные компании. SpaceX (Space Exploration Tecnologies, рус. Спейс Икс) и многие другие компании показали, что частникам гораздо проще и дешевле отдавать запуски, нежели содержать их государству.
- Четвертый фактор - контроль качества. Согласитесь, контролировать более 20 тысяч сотрудников, которые работают только над ракетой SLS, это тяжелое занятие, требующее большого контроля качества.
Был даже такой случай:
Boeing сталкивается с серьезными проблемами в производстве и контроле качества, не соответствуя стандартам AS9100D. Независимые аудиторы выявили множество нарушений, включая загрязнение топливных баков. NASA привлекло компанию DCMA для контроля, но Boeing плохо реагирует на корректирующие меры. В результате возникли задержки и повышенный риск для космических аппаратов.
- Пятый фактор - задержки производства. Задержки - это ахиллесова пята многих ракет. Нам, как зрителям, хочется скорее увидеть важные запуски, а компании нужно быстрее выполнить план, чтобы получить выгоду и заработать. Задержки не радуют никого, только если вы не злорадствуете по поводу космических неудач, но такой контингент в данной статье не рассматривается.
Важным является то, что задержки приводят к застою. А застой - это дополнительные траты, дополнительные траты - пересмотр бюджета, пересмотр бюджета может привести к увольнению сотрудников, а увольнение специалистов приведет к задержкам, от чего снова будет застой. Круг сомкнулся.
Также NASA выложили отчет, в котором сказано, что стартовый стол Mobile Launcher - 1 (рус. Мобильный Запуск - 1) для запуска ракеты SLS не готов, ремонтные работы затянулись и на них было потрачено гораздо больше средств и денег, чем планировалось ранее.
Еще первый пилотируемый полет был под угрозой из-за проблем с тепловым экраном космического корабля Orion, что создает дополнительные затраты и время на разработку.
Плюс ко всему мы сейчас находимся в начале пути SLS. Это лишь Block 1, а NASA планируют еще много модификаций SLS для увеличения ее характеристик, главной из которых является грузоподъемность.
Эти и многие другие факторы прямо влияют на закрытие программы SLS и пересмотр программы под альтернативные варианты реализации. Но какие это могут быть варианты?
ЗАМЕНА SLS
Итак, что нам требуется? Отправить корабль Orion, состыкованный с посадочным модулем, в полет на TLI, где он затормозит, оставшись на орбите Луны, а в дальнейшем уже в посадочном модуле астронавты совершат посадку.
Как, не имея SLS, отправить корабль Orion на орбиту Земли?
Вариант 1: Отправить Orion на ракете New Glenn (рус. Новый Гленн), а разгонную ступень для TLI на ракете Vulcan Centaur (рус. Вулкан Кентавр).
Эти ракеты уже показали себя хорошо и стоят в разы дешевле SLS. New Glenn способна вывести на орбиту корабль Orion, но ее второй ступени не хватит для совершения зажигания для TLI. Тут на помощь нам придет дополнительная разгонная ступень, которая будет запущена на другой ракете, предположительно Vulcan Centaur, состыкуется с кораблем Orion на НОО и даст ему разгон для TLI.
Но мы забыли про еще один запуск - посадочный модуль, который должен быть состыкован с кораблем Orion также на НОО. Хотя все может пойти по другому пути и посадочный модуль будет ждать Orion на окололунной орбите, где они впоследствии и состыкуются.
В данном случае New Glenn претерпит незначительные изменения для интеграции корабля Orion на вторую ступень.
Также можно использовать другие ракеты, например Falcon Heavy (рус. Тяжелый Сокол). Но в таком случае Тяжелый Сокол от SpaceX будет отправлен на орбиту в невозвращаемом варианте, т.е. все ступени отработают свой максимум и будут затоплены в океане. и Хоть он уже летал в таких конфигурациях, переделывать Falcon Heavy под установку на него корабля Orion будет достаточно тяжело, ибо их диаметры разные.
Плюс для New Glenn и Falcon Heavy нужно будет получить сертификацию на пилотируемые полеты, чтобы отправлять корабль Orion на орбиту, а это очень проблемное место всех пилотируемых полетов.
Вариант 2: Переделать всю программу Артемида, а именно переделать все производство под реалии другой транспортной системы.
Здесь речь даже не о корабле Orion. Речь идет о полном переосмыслении программы. Этот вариант может сработать, если всю программу перенести под архитектуру Starship.
SpaceX планируют создавать несколько версий своей сверхтяжелой ракеты, включая и версию HLS, которая должна высадить людей на Луну в миссии Артемида 3.
Главная особенность Starship - дозаправка в космосе. Именно это и планируют протестировать SpaceX в этом году. Корабли Starship должны будут состыковаться на орбите Земли и провести перекачку топлива из одного в другой. Посмотрите вот эту анимацию от Evan Karen на YouTube, чтобы увидеть, как это должно происходить в полноценных полетах Starship.
И это имеет смысл, т.к. сам корабль в нынешних полетах выходит на орбиту с пустыми баками. Топливо остается лишь в посадочных баках но в них, судя из названия, оно используется для посадки корабля. Благодаря дозаправки Starship сможет отправить более 100 тонн полезной нагрузки на любую орбиту Земли и в любую точку Солнечной Системы.
Так вот, если мы переоборудуем Starship таким образом, чтобы он мог стартовать с орбиты Земли и его топлива хватало до Луны, на посадку и на взлет с ее поверхности, то нам останется решить лишь вопрос с возвращением экипажа на Землю, а это можно сделать с помощью другого Starship'а, который попутно сможет и заправить HLS, позволив сделать всю систему полностью многоразовой и иметь порт/станцию в виде корабля Starship HLS на орбите Луны.
Имеет ли все это смысл?
Несомненно SLS нужно прекратить свое существование, но мое мнение гласит - закрыть SLS лишь после создания альтернативной платформы для запуска. При другом исходе люди не увидят Луну еще минимум 10 лет.
Сейчас ближайшие планы полетов SLS следующие:
Эти сроки уже чуть более оптимистичны, но все еще есть вопросы о скорости создания новой ракеты и кто знает, пойдет ли все по плану и не будет никаких переносов перед самими запусками?
Напомню: Артемиду 1 настигло множество переносов как из-за погодных условий, так и из-за технического состояния ракеты и вечно вытекающего жидкого водорода, с которым у операторов запуска ракет на этом топливе всегда случаются проблемы.
А теперь я выскажу свое мнение касательно закрытия Artemis:
Я считаю, что нужно дать SLS долетать до высадки на Луну.
NASA в первую очередь должны сосредоточиться на этом. Отмените модернизацию ракеты до SLS Block 1B, заморозьте создание Lunar Gateway или отдайте ее производство частным компаниям. Пересмотрите весь менеджмент проекта и постарайтесь сэкономить там, где это возможно.
Желательно отказаться от Boeing, ведь большинство проблем идут именно с их стороны, но это уже вопрос другого характера. Сейчас компания Boeing планирует уволить примерно 400-800 сотрудников, которые работают над SLS, а Eric Berger сказал следующее:
Многие люди говорили мне о том, что Boeing провела созвон по увольнению сотрудников в связи с отменой SLS, не уведомив об этом NASA. Тем самым они хотели надавить на них, заставить «спасти» SLS, пока ее не отменили. Интересные времена нас ждут.
SLS - это просто замечательная программа, хотя и неприлично дорогая, как и буквально любая государственная программа, и я до сих пор не вижу никаких оправданий для ее закрытия и утилизации оборудования, а также для вывода из эксплуатации заводов и увольнения сотен тысяч людей с работы, одновременно убивая смысл возвращения на Луну. Если сейчас произойдет полное закрытие программы SLS, включая миссии Артемида 2 и 3, то США вернуться на Луну лишь к 2040 году, а то и еще позже.
НО! Если NASA позволит воплотить в реальность Артемиду 2 и 3, то это позволит работать с программой минимум до 2027, а то и до 2030 года. За это время многое поменяется и вероятно будут куда более дешевые варианты перевода оборудования, чтобы оно не простаивало в случае законсервирования программы сейчас.
Также, если SLS будет отменена сейчас, то это только на руку Китаю, который уже готовит свою миссию по отправке человека на Луну.
Завершение
Да, нам всем не нравятся темпы развития SLS и ее цена. Но помните - это государственная программа, а все, что связано с государством, так или иначе долго и дорого. Сейчас нет космической гонки, никто не выделит в NASA сотни миллиардов долларов. Им только уменьшают финансирование и с каждым годом делать что-то новое все труднее.
Давайте скажем спасибо, что космос в США остается процветающим и мы можем наблюдать за запусками интересных аппаратов, таких как DART (Double Asteroid Redirection Test, рус. испытания перенаправления двойного астероида - аппарат, врезавшийся в астероид Диморф, который является частью двойного астероида Дидим, в рамках программы по перенаправлению астероидов от столкновения с Землей) или Europa Clipper (рус. Европа Клиппер - аппарат для изучения спутника Юпитера - Европы).
Не только ракеты здесь важны - важна и научная ценность миссий. Для нас это могут быть красивые фотографии необъятной вселенной, а для ученых это петабайты данных, которые позволяют узнать все тайное в космосе.
SLS и вправду дорогая ракета, которая только гробит технологии Shuttl'а не имея многоразовых ступеней и топя в океане дорогущие двигатели RS-25, которые в рамках полетов на Space Shuttle возвращались на Землю. Но ей нужно дать время... еще больше времени на возможные изменения в менеджменте проекта и пересмотр некоторых деталей. Как только вопрос с SLS будет решен и она не будет съедать почти по 3 млрд долларов ежегодно, тогда и можно будет говорить об окололунной станции Gateway, а следом и о длительном пребывании человека на поверхности Луны.
Это было тяжело написать с учетом пересмотра многих данных, поэтому прошу поддержать меня подпиской на YouTube канал, ТГ канал, а также, если хотите поддержать меня материально, то переходите на мой DonationAlerts или прямо в мой аккаунт здесь, буду рад.
С вами был Дмитрий, спасибо за прочтение и до скорых встреч за пределами Линии Кармана!
