Люди на Луне - Виталий Юрьевич Егоров

Текст данной главы первоначально вышел на научно-популярном портале N+1. Публикуется в авторской редакции.

nplus1.ru/material/2017/12/19/nasa-moon

В 1969 году земляне достигли Луны, а в 1972 году покинули ее и не возвращаются до настоящего времени. Это не значит, что вовсе не собирались, но пока ни одна программа возвращения на Луну так и не смогла вернуть человека на серые безвоздушные равнины. В 1960-е годы «лунная гонка» происходила между США и СССР, победила Америка, и она же сохранила наибольший потенциал и наибольшие амбиции к продолжению освоения естественного спутника Земли. Впрочем, конкуренты наступают на пятки, и это хорошо…

После закрытия программы Apollo в 1970-е годы, американское космическое агентство NASA сконцентрировало усилия на околоземной программе космических челноков Space Shuttle. Огромные многоразовые ракетопланы воспринимались как магистральное направление космонавтики, которое снизит стоимость выведения грузов, позволит обслуживать космические аппараты на орбите, запускать десятки людей в космос.

На практике все оказалось не так радужно: стоимость межполетного обслуживания съедала все выгоды многоразовости, космические корабли оказались самыми дорогими за всю историю космонавтики. Отсутствие системы аварийного спасения на старте и посадке привело к жертвам в двух авариях 1986 и 2003 годов. Потребности в доставке грузов в космос оказались в несколько раз ниже, чем ожидалось.

И все же Space Shuttle достойно послужили космосу и науке: вывели космические телескопы Hubble и Chandra, провели ремонт и неоднократное сервисное обслуживание Hubble; обеспечили 135 пилотируемых полетов с 350 астронавтами, многие из которых летали по несколько раз; позволили испытать огромное количество технических решений, провести биологические и физические эксперименты и многое другое. Однако в 1990-е в NASA осознали, что американская космонавтика серьезно отстает в опыте и технологиях длительного пребывания человека в космосе. В 1996 году, когда российский космонавт провел 437 суток в космосе на станции «Мир», американским рекордом было пребывание в космосе третьего экипажа Skylab в течение 84 суток в 1973 году. Рекорд длительности Space Shuttle составлял на тот момент 16 дней.

К концу 1980-х NASA начало развивать проект большой многомодульной космической станции Freedom. После включения в проект Японии, Канады, Евросоюза и России сформировалась идея Международной космической станции, сборка которой началась в 1998 году. Сумев опереться на опыт России в разработке долговременных орбитальных станций, NASA достигло серьезного прогресса в этом направлении. Станция успешно строилась общими силами, и к середине 2000-х годов NASA стало ясно, что нужна новая амбициозная цель. Так родилась программа Constellation («Созвездие»), поддержанная администрацией президента Джорджа Буша – младшего.

Освоение опыта длительного пребывания в космосе и технологии сверхтяжелых ракетных носителей недвусмысленно указывало, куда двигаться дальше – на Луну и Марс.

Программа Constellation предполагала создание транспортной инфраструктуры для достижения человеком Луны, которая открывала путь к дальнейшему движению на Марс. Для высадки астронавтов на Луну началась разработка межпланетного пилотируемого корабля Orion, новых ракет Ares 1 и Ares 5, лунного посадочного модуля Altair. Кроме этого началось создание новых лунных транспортных систем, скафандров, модульных жилых отсеков. В этот раз Америка собиралась на Луну надолго.

Чтобы достичь Марса, потребовалось бы еще создание перелетного жилого модуля, тяжелого марсианского разгонного блока на основе химического кислород-водородного или ядерного ракетного двигателя, марсианского посадочного модуля, значительно отличающегося от лунного.

Создатели Constellation решили опереться на опыт программы Apollo и освоенный промышленный потенциал Space Shuttle. Командный модуль корабля Orion представляет собой увеличенный в полтора раза и модернизированный аналог Apollo. Принципиальное его отличие – требование автономного режима полета, когда весь экипаж из четырех астронавтов спускался бы в Altair на Луну.

Летный образец первого корабля Orion, который готовят к беспилотному полету до Луны и обратно в начале 2020-х годов. NASA

Технология посадки на Луну также базировалась на опыте Apollo Lunar module. Altair разрабатывался как двухступенчатый корабль, который при старте с Луны оставляет первую ступень на поверхности и использует ее как стартовый стол для второй ступени. Правда, в 2000-е глубина проработки конструкции корабля оставалась на раннем этапе, предполагалось более подробно заняться им после 2011 года.

Ракета Ares 1 строилась на основе одного твердотопливного ускорителя SRB, который использовался на челноках. Вторая ступень – кислород-водородная, с двигателем J-2X, который эволюционно идет от двигателя второй ступени Saturn V.

Сверхтяжелый Ares 5 предполагал два твердотопливных ускорителя и кислород-водородную первую ступень с несколькими двигателями от Space Shuttle – RS-25. Вторая ступень проектировалась тоже кислород-водородная с двигателями J-2X. Даже нумерация ракет в названии Ares 1 и Ares 5 пришла из 1960-х – в память о Saturn 1 и Saturn 5. Двигатели F-1 воскрешать не стали, так как они уступали по тяге и грузоподъемности твердотопливным ускорителям SRB, а двигателестроение Америки давно перешло на кислород-водородную топливную пару.

В отличие от Apollo, в Constellation предполагалась двухпусковая схема с пилотируемым кораблем Orion, стартующим на Ares 1, и беспилотным носителем Ares 5, который поднимал бы разгонный блок для перелета к Луне и посадочный Altair. Благодаря этому на Луну можно было бы высадить четырех астронавтов, взять больше грузов и оставить нижнюю ступень Altair как элемент будущей лунной базы.

Все планы нарушил мировой финансовый кризис 2008 года. Новый президент Барак Обама пришел к власти под лозунгами выхода из кризиса и сокращения государственного долга. В эти обещания никак не укладывались требуемые $150 млрд на полет к Луне и дальше. В 2010 году программу Constellation исключили из бюджета NASA. Однако задача поиска амбициозной цели на будущее осталась, тем более что в 2011 году закрыли и программу Space Shuttle.

В том же году было решено продолжить разработку космического корабля Orion. Из двух ракет Ares оставили только большую, которая в уменьшенном варианте получила название Space Launch System (SLS), в остальном все осталось без изменений: удлиненные твердотопливные ускорители, кислород- водородный центральный блок на двигателях RS-25.

К тому времени NASA сделало ставку на коммерческие компании и международных партнеров для снабжения МКС. С конца 2011 года по настоящее время астронавты добираются до Международной космической станции на российских кораблях «Союз», а грузы привозят как российские «Прогрессы» и японские HTV, так и американские частные Dragon и Cygnus. Администрация же Обамы поддержала новый межпланетный проект Asteroid Redirect Mission (ARM).

ARM предполагал создание и запуск автоматической межпланетной станции повышенной мощности, которая смогла бы схватить и отбуксировать к Луне небольшой астероид. Этот астероид посетили бы астронавты в Orion, стартовав на SLS. Несмотря