Starship HLS. Какую роль он сыграет в развитии лунной программы. Пятничный Лонгрид #20

В ближайшие годы США планируют вернуться на Луну, и ключевую роль в этом сыграет не классический лунный модуль NASA, а частный космический корабль – Starship HLS от SpaceX. Это специальная лунная версия сверхтяжёлого корабля Starship, которая должна доставлять астронавтов с окололунной орбиты на поверхность и обратно. Почему NASA выбрало именно Starship, как он разрабатывался, чем отличается от обычных ракет и что значит для будущего лунной программы – разберемся в нашей статье

История: от мечты о базе на Луне до контракта Artemis III

Возвращение на Луну стало официальной целью США в конце 2010-х, когда программа Artemis («Артемида») получила зелёный свет, NASA планировало использовать связку корабля Orion и ракет SLS для доставки экипажа к Луне, однако этих систем недостаточно, чтобы сесть на лунную поверхность. Требовался посадочный модуль – Human Landing System (HLS), способный спустить людей с орбиты на Луну и вернуть обратно. В 2018 году NASA объявило конкурс HLS для коммерческих подрядчиков, ожидая, что новые технологии и партнёрство с частным сектором ускорят возвращение астронавтов на лунную поверхность.

SpaceX уже тогда разрабатывала собственный огромный корабль Starship – изначально с прицелом на Марс. Узнав о конкурсе HLS, инженеры SpaceX предложили адаптировать Starship под лунные нужды. Идея выглядела амбициозно: использовать гигантский многоразовый аппарат вместо привычных компактных спускаемых модулей. NASA включило SpaceX в число финалистов программы HLS. В апреле 2020 года космическое агентство выдало три контракта на эскизный проект: SpaceX, команда Blue Origin (совместно с Lockheed Martin, Northrop Grumman и Draper) и компания Dynetics получили по ~$135 млн на проработку своих концепций. Проекты разнились радикально: Blue Origin возглавила консорциум с трёхмодульным посадочным аппаратом, Dynetics предложила приземистый аппарат с широкой посадочной платформой, а SpaceX – модифицированный Starship.

Спустя год, 16 апреля 2021 года, NASA сделало свой выбор: победителем объявили только SpaceX с её Starship HLS. Решение было продиктовано и техническими, и финансовыми факторами. Во-первых, Starship предложил беспрецедентную грузоподъёмность – по заявкам SpaceX, до 100 тонн на поверхность Луны, что во много раз превышает возможности конкурентов. Во-вторых, бюджет HLS урезали: Конгресс выделил лишь 25% запрошенных средств, и денег хватало только на одного подрядчика. SpaceX запросила за демонстрационную миссию и первую посадку $2,89 млрд – заметно меньше, чем конкуренты. В итоге NASA заключило со SpaceX фиксированный контракт, подразумевающий первые посадки в рамках миссии Artemis III – одну тестовую (без экипажа) и одну с астронавтами. Планируется, что именно экипаж Artemis III высадится на луне с помощью Starship HLS.

Однако проигравшие не смирились. Уже в конце апреля 2021 года Blue Origin и Dynetics подали официальные протесты, обвиняя NASA в несправедливом выборе. Разбирательство дошло до Счётной палаты (GAO). На три месяца работы по контракту приостановились, пока в конце июля GAO не отклонило все претензии, признав, что NASA действовало в рамках правил. Последовал новый виток «лунной драмы»: Blue Origin развернула агрессивную кампанию против решения – публиковала инфографику о «рискованности» Starship (в частности, подчёркивала, что криогенную дозаправку на орбите ещё никогда не делали) и даже открыто обратилась к Конгрессу. В августе 2021 г. Blue Origin пошла ва-банк и подала в суд, требуя пересмотреть контракт. Безос лично предложил NASA скидку в $2 млрд из собственных средств, если агентство передумает и добавит контракт для Blue Origin. Тем не менее в ноябре 2021 года суд отклонил иск Blue Origin, и NASA официально возобновила работу с SpaceX. Попытка «додавить» NASA сработала лишь частично: Конгресс впоследствии указал агентству обеспечить конкуренцию и привлечь второго подрядчика для следующих посадочных миссий.

Уже получив «лунный» контракт, SpaceX не сидели сложа руки. Компания начала дорабатывать Starship в варианте HLS, тесно сотрудничая с NASA. В марте 2022 года NASA воспользовалось опционом в контракте и заказало у SpaceX вторую миссию – Artemis IV – на модернизированном Starship HLS («Option B»). Эта версия должна быть рассчитана на 4 членов экипажа и бóльший груз для долгосрочных экспедиций. А для миссии Artemis V и дальше NASA решило привлечь нового игрока: в мае 2023 года контракт на $3,4 млрд всё таки получила Blue Origin с посадочным модулем Blue Moon. Таким образом, в американской лунной программе сформировалась своеобразная «лигa чемпионов»: SpaceX обеспечит первые высадки, Blue Origin подстрахует в последующих, а конкуренция между ними должна стимулировать технологии и снизить расходы.

Пройденный путь к Starship HLS уже стал историей ожесточённого соперничества и больших амбиций, но если всё сложится хорошо, то США получат на Луне инфраструктуру, о которой в эпоху «Аполлона» нельзя было и мечтать.

Чем лунный Starship отличается от обычного

Starship HLS по размерам похож на обычный Starship, однако имеет огромное количество отличий. Главное – лунная версия не возвращается на Землю. Она не будет входить в плотные слои атмосферы, а значит можно отказаться от тяжёлых теплозащитных плиток и аэродинамических крыльев. Это позволит заметно снизить сухую массу корабля и тем самым упростить доставку на Луну. Засчёт этого HLS потребует меньше дозаправок на околоземной орбите, в отличие от стандартной версии

Для посадки на Луну Starship HLS оснащается специальными решениями. Его главная задача – мягко прилуниться, не повредив лунную поверхность и сам корабль. На обычном Starship посадку осуществляют двигатели Raptor. Если включить их у поверхности Луны, двигатели распылят тонны реголита и поднимут разрушительный шлейф пыли. Поэтому инженеры предусмотрели альтернативные решения: Перед посадкой Starship HLS будет переключаться на набор вспомогательных двигателей в средней части корпуса. Эти маленькие двигатели работают на газифицированных метане и кислороде и более «деликатны» к грунту. Они мягко прилунят корабль, а Raptor завершати свою работу за несколько минут до посадки.

Разумеется, Starship HLS получает и всё необходимое для поддержки экипажа. Огромный внутренний объём корабля позволит разместить просторный обитаемый отсек. Астронавты будут жить и работать в нём несколько дней на Луне. В верхней части корпуса, судя по рендерам, будут располагаться иллюминаторы и стыковочный узел. Именно к носу Starship будет причаливать либо корабль Orion с астронавтами, либо в будущем лунная станция Gateway. Переход экипажа из Orion в Starship и обратно предусмотрен через герметичный люк, а спуск на поверхность – через лифт. Посадочная ступень настолько высокая, что NASA пришлось спроектировать подъёмник, который опускает людей и грузы с люка прямо на лунную почву. В декабре 2023 года астронавты уже протестировали макет такого лифта на Земле – в скафандрах они спускались с высоты, отрабатывая выход на лунный грунт.

Но самое новаторское в Starship HLS – система заправки в космосе. Ранее ни одна пилотируемая миссия не зависела от дозаправки топлива на орбите. Starship же слишком массивен, чтобы долететь до Луны без дозаправки: ему требуется порядка 1000 тонн метана и кислорода на борту для посадки и возвращения. План операции таков: сначала SpaceX выводит на низкую околоземную орбиту пустой орбитальный топливный бак – по сути, Starship-цистерну. Затем запускаются несколько танкеров Starship с топливом, которые причаливают к этому баку и перекачивают в него топливо. По расчётам Маска, может понадобиться около 8 запусков, чтобы полностью заправить лунный корабль. Наконец, заправленный «лунный» Starship стартует, дозаправляется от орбитального бака и берёт курс к Луне. Эта логистика звучит как научная фантастика, но именно она позволит доставить на Луну не пару, а десятки тонн груза. Для сравнения: посадочный модуль Apollo 11 весил при спуске всего 16,5 тонн (с учётом топлива), из которых на поверхность луны, можно было доставить около 100 кг полезной нагрузки. Starship HLS же потенциально будет способен привезти на Луну целых 15–20 тонн за 1 рейс – например, крупный луноход, запасы провизии, оборудование для научной базы.

Текущий статус разработки

На середину 2025 года проект Starship HLS находится в активной фазе испытаний и разработки. SpaceX ведёт испытательные пуски системы Starship/Super Heavy, параллельно с наземными тестами для варианта HLS. В феврале 2024 года SpaceX испытала системы жизнеобеспечения Starship HLS – очевидно, проверялись замкнутые циклы подачи кислорода, удаления CO₂, регуляции температуры и т. д.. NASA со своей стороны испытывает стыковочные узлы: в том же феврале инженеры успешно провели испытание стыковочного узла. Был собран полноразмерный макет шлюзового отсека, имитирующий сцепку кораблей, и он доказал свою надёжность. Кроме того, к началу 2024 г. SpaceX отчиталась о выполнении более 30 испытаний по проекту HLS: отработка систем связи, навигации, энергопитания и др.

NASA тщательно следит за прогрессом и корректирует график программы Artemis. Изначально целевой датой высадки Artemis III называли даже 2024 год – эта амбициозная цель была объявлена при предыдущей администрации и сразу вызвала скепсис. Теперь уже очевидно, что такой темп нереален: по оценке NASA, даже миссию Artemis II стоит ожидать не раньше 2026 года. Сдвиги связаны не только с разработкой Starship HLS: например, в 2022 г. обнаружились проблемы с теплозащитой капсулы Orion, из-за чего потребовалось время для её доработки.

Однако и Starship HLS – проект беспрецедентной сложности. В 2021 г. независимый аудит NASA честно предупредил: график, по которому корабль для высадки создаётся за ~4–5 лет, слишком оптимистичен. В среднем крупные космические проекты NASA (Crew Dragon, SLS и т. д.) брали 8–9 лет от контракта до первого полёта. Аппарат «Аполлона» в 1960-х создали за 6 лет, но тогда на лунную гонку бросили баснословный бюджет. У SpaceX таких денег нет, зато есть инновационный подход. Тем не менее Управление Генинспектора NASA закладывает потенциальную задержку до ~3,4 лет в сроках проекта Starship HLS – то есть реальная высадка может произойти ближе к 2027–2028 году. Похожий вывод сделал и Отдел Счётной палаты (GAO) США: в докладе от конца 2023 г. отмечено отставание по 8 из 13 ключевых этапов HLS, пробелы в технологиях хранения топлива и риски по двигателям Raptor. Пока что NASA проявляет терпение и поддержку к партнёру. На фоне успехов SpaceX в последние годы, доверие к компании высоко. «Этот критический шаг приближает человечество к устойчивому освоению Луны и нацеливает нас на более дальние миссии – к Марсу», – отмечала руководитель программы пилотируемых полётов NASA Кэти Людерс, комментируя выбор Starship в 2021 году. Тем не менее NASA поставило условие: перед финальной выплатой по контракту SpaceX должна провести успешную орбитальную дозаправку. Этот тест стал своеобразным «рубиконом» для проекта – без него высадку не одобрят. Первые орбитальные дозаправки запланированы на 2025-2026 года

Будущее: новые миссии, конкуренция и лунная экономика

Если испытания пройдут успешно, впереди у Starship HLS очень насыщенная программа. Artemis III станет первым его боевым крещением: по сценарию Orion с экипажем из 4 человек стартует на ракете SLS, выйдет на окололунную орбиту, где их уже будет ждать лунный Starship. Двое астронавтов перейдут в Starship и спустятся на Луну – впервые со времён «Аполлона» люди ступят на поверхность нашего спутника. Они проведут ~7 дней на поверхности, после чего взлетят на Starship обратно на лунную орбиту и вернутся в Orion, оставив на Луне, возможно, какое-то оборудование – и, очень вероятно, сам корабль HLS. Лунный Starship не предназначен для возвращения на Землю, поэтому его дальнейшая судьба зависит от планов NASA. Маск предлагал оставить первые отслужившие HLS на Луне в качестве основы для баз– например, использовать их прочные герметичные корпуса как жилые модули. В будущем, вероятно, что Starship HLS будут повторно использовать для следующих экспедиций, дозаправляя их на орбите Gateway и отправляя за новыми экипажами.

NASA уже строит планы на Artemis IV. В этой миссии модернизированный Starship HLS доставит на Луну сразу четырёх астронавтов и больше грузов, а перед посадкой вперые пристыкуется к лунной станции Gateway. Через Gateway NASA хочет отработать долгосрочное пребывание экипажей и использование лунной орбиты как перевалочного пункта. В рамках Artemis IV Starship может привезти на поверхность первые элементы базы (например, жилой модуль или луноход). Показательно, что NASA также запросило у SpaceX грузовой вариант Starship HLS – без систем жизнеобеспечения, но с максимальной грузоподъёмностью. В апреле 2024 г. было объявлено, что такая версия разрабатывается и может дебютировать к миссии Artemis VII. Её цель – доставлять на Луну тяжёлое оборудование, стройматериалы, инфраструктуру связи и энергоустановки. По классификации NASA, это HDL (Human-class Delivery Lander) – грузовой посадочный корабль, сопоставимый по возможностям с пилотируемым. Вероятно, грузовые Starship будут использоваться для создания постоянной лунной базы в конце 2020-х – начале 2030-х.

Конечно, у Starship HLS появится и конкуренция. Blue Origin должна провести свой беспилотный тестовый спуск Blue Moon (примерно 2027–28 гг.) и подготовить его для миссии Artemis V, намеченной на 2029–2030 гг.. Blue Moon – это совершенно иной подход: более компактный посадочный модуль на водородном топливе, рассчитанный на 4 астронавтов и 2–3 тонны полезного груза. Его будут выводить с помощью сверхтяжёлой ракеты New Glenn. В известном смысле NASA подстраховывается: если у SpaceX что-то пойдёт не так или графики разойдутся, у агентства будет альтернативный вариант доставки людей и грузов на Луну. В дальнейшем NASA планирует привлекать разные фирмы на конкурсной основе для новых миссий – и Starship HLS от SpaceX, и Blue Moon от Blue Origin смогут соревноваться за контракты на Artemis VI, VII и последующие. Конкуренция должна снизить цену посадок.

Коммерческая отдача от Starship HLS может выходить за рамки контрактов с NASA. Если SpaceX успешно внедрит Starship HLS, желающие слетать на Луну найдутся не только среди государственных агентств. Вполне вероятно, что другие страны или даже частные экспедиции воспользуются услугами Starship для доставки своих грузов и экипажей на Луну. Например, астронавты из Европы, Японии, Канады могут в будущем полететь на поверхность в международных миссиях – и у NASA уже будет готов «лунный шаттл» для такой цели. Частные компании присматриваются к Луне в контексте ресурсов: ледяные залежи в полярных кратерах – ценный источник воды и ракетного топлива. Если перевозить сотни тонн оборудования на Луну станет относительно доступно (а Starship обещает именно это), то можно представить и первые элементы лунной экономики: добычу воды, постройку радиотелескопов на дальнем стороне Луны, туристические облеты и даже короткие визиты богачей на поверхность нашего спутника. Это звучит фантастично, но ведь и многоразовая 120-метровая ракета когда-то казалась несбыточной мечтой.

Впереди у Starship HLS ещё немало испытаний, и успех не гарантирован – космос часто преподносит технические сюрпризы. Но уже сейчас ясно: сам факт появления такой системы меняет правила игры. Лунная программа Артемиды из превращается в нечто гораздо более масштабное по сравнению с программой Апполон. Астронавты получат в распоряжение просторный корабль и тонны припасов, вместо короткой высадки на несколько часов смогут проводить на поверхности недели. Если в 1969-м Нил Армстронг с коллегой оставили на Луне лишь несколько научных приборов, флаг и нижнюю часть лунного полудя, то в конце 2020-х благодаря Starship там может появиться основа целой лунной базы. «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества» – эта фраза скоро обретёт новый смысл, ведь за первым шагом последуют и второй, и третий, и программа Artemis постарается сделать их как можно более уверенными. А Starship HLS уже активно разрабатывается, чтобы опуститься на лунный грунт. А будущие корабли Starship готовятся стать первым транспортировщиком, который однажды отправит людей ещё дальше – к Марсу. Впрочем, это уже совсем другая история.