Как до Луны: с какими проблемами столкнулась миссия "Артемида-2"

• Попроще, чем «Аполлон»
• Минимальный отскок от атмосферы
• На связи по двум каналам
• Без проблем не обошлось
• Дальше на Луну

Попроще, чем «Аполлон»

Идея возвращения людей к спутнику Земли не дает покоя ведущим космическим державам уже несколько десятилетий. Штаты активно занялись ее реализацией в начале нулевых. Находящийся в разработке российский космический корабль нового поколения «Орёл» изначально задумывался с прицелом на полеты к Луне. Китай планирует совершить прилунение корабля с тайконавтами до 2030-го.

Поэтому «Артемида-2» стала для NASA по большей части имиджевым проектом: впервые после декабря 1972-го (шестая и последняя высадка астронавтов в рамках программы «Аполлон») человек приблизился к Луне. Больше таких долгих перерывов не планируется.

Главная цель, согласно официальному заявлению агентства на старте, – собственно, совершить пилотируемый полет к спутнику Земли и обратно. Среди основных задач по пути: отслеживать физическое состояние экипажа, провести ряд профильных экспериментов, мониторить и тестировать различные технические системы, вживую посмотреть и зафиксировать в высоком качестве Луну вблизи, включая обратную сторону.

Концептуально миссия «Артемида-2» схожа с «Аполлоном-8» – первым пилотируемым подлетом к Луне без высадки в декабре 1968-го. Тогда задачи у экипажа были аналогичные, хотя и несколько сложнее: выйдя на орбиту спутника, они совершили 10 витков за 20 ч. на высоте около 111 км и сделали множество снимков возможных мест посадки. Artemis II, в свою очередь, лишь обогнула Луну, приблизившись к поверхности на 6500 км и использовав ее гравитацию для разворота обратно к Земле.

Если говорить по-простому, «Артемида-2» помогла понять, каково это – летать к Луне с нынешним уровнем развития технологий. Заодно NASA охотно делится красивыми снимками: корабль и астронавтов оснастили 32 единицами различной фиксирующей техники, включая аппаратуру на внешнем корпусе. А еще агентство обновило рекорд удаленности человека от родной планеты: почти 407 тыс. км против 400 тыс. с небольшим у «Аполлона-13» в 1970 году.

Мяч, змея и свора робопсов: почему для покорения других планет нужны роверы новых конструкций

Таким образом, миссию нельзя назвать строго научной: ценность представляют прежде всего данные о состоянии жизнедеятельности астронавтов. Для подготовки к будущему длительному присутствию на Луне с выстраиванием постоянной и частично обитаемой инфраструктуры ученым необходимо собрать как можно больше информации о воздействии радиации и других факторов на членов экипажа, о падении метеоритов на поверхность спутника Земли (астронавты сообщили не менее чем о пяти ударах метеороидов, которые не удалось засечь с помощью аппаратуры) и другом. Ну а инженерам нужно отработать технику самих полетов.

Минимальный отскок от атмосферы

Тут есть смысл начать с конца – с возвращения, поскольку это один из самых опасных этапов полета: при входе в атмосферу поверхность корабля нагревается до 2700–2800°C. Для «Артемиды-2» он стал особенно ответственным. Дело в том, что беспилотная миссия «Артемида-1», состоявшаяся в конце 2022-го, преподнесла неприятный сюрприз: тепловой щит, который защищает корабль от экстремальных температур при спуске, получил более 100 повреждений, включая оторванные фрагменты.

Виной тому был новый тип входа в атмосферу: NASA решило протестировать так называемый скачкообразный метод (skip guidance entry), когда корабль сначала входит в верхние слои, отталкивается от них и «выпрыгивает» обратно, после чего снова погружается чуть дальше, в целевой точке. Схожим образом плоский камешек прыгает по поверхности воды, если пустить его по правильной траектории. Но такой подход привел к нескольким перепадам температуры, из-за чего накопившийся в обшивке щита газ не мог достаточно эффективно стравливаться и «взорвал» ее фрагменты изнутри.

Тем не менее сам корабль остался в целости. Агентство, опираясь на показания датчиков, заявило, что, находись внутри астронавты, они бы не пострадали. Миссия была признана состоявшейся. Так что перерабатывать тепловой щит под вторую «Артемиду» не стали: ограничились минимальными доработками и, главное, упростили траекторию входа, уменьшив отскок до предельно возможного минимума. Возвращение Artemis II, как мы знаем, прошло успешно.

На связи по двум каналам

Еще один критически важный компонент для любых космических миссий – обеспечение связи. Исторически NASA использует Deep Space Network (DSN) – разработанную еще в конце 1950-х – начале 1960-х систему из трех радиоантенн, разнесенных по разным точкам земного шара. Она позволяет практически в любой момент взаимодействовать с аппаратами у Луны, Марса и других небесных тел (отсюда и название «Система связи в глубоком космосе»). Для «Артемиды-2» DSN тоже использовалась, и по радио экипаж был почти все время в контакте с ЦУП, за исключением примерно 40 мин., когда «Орион» находился на противоположной от Земли стороне Луны.

Но DSN – высоконагруженная система, она обеспечивает коммуникацию со всеми небесными объектами NASA, а передача сигналов осуществляется в формате радиоволн. Эти два фактора сильно ограничивают объем и скорость передачи данных: антенны помогают быть на связи, но не могут обеспечить полный контроль над всем и сразу и не позволяют посылать тяжелые фотографии, видеозаписи, всю необходимую телеметрию.

Битвы звездных прагматиков: чем отличается космическая гонка XXI века от соперничества 1960-х

Поэтому в рамках «Артемиды-2» отрабатывался гибридный подход: в дополнение к DSN использовали оптический – лазерный канал коммуникации. Фактически это тоже был тест: NASA проверяло стабильность подобного типа связи, необходимость корректировок положения корабля и прочее. С помощью лазера на Землю передавалась как минимум часть фото и видео, которые агентство публиковало еще до возвращения экипажа домой. Вероятно, подобным же образом отправляли данные телеметрии и иные технические сведения.

И хотя в рамках пилотируемой миссии это прецедент, сам по себе гибрид радиоволн DSN и лазерного луча – концепция не новая. NASA уже отрабатывало ее: в 2013-м проводило эксперимент по связи с аппаратом на орбите Луны Lunar Laser Communication Demonstration («Демонстрация лунной лазерной связи»), в 2021-м – с геостационарными спутниками Земли Laser Communications Relay Demonstration («Демонстрация ретрансляции лазерной связи»). Также с помощью лазера поддерживалась в 2024-м связь с зондом «Психея», впервые на расстояниях кратно больших, чем от Земли до Луны. Во всех случаях оптический сигнал дополняет стандартные радиоволны, и, очевидно, агентство делает серьезную ставку именно на эту технологию во всех своих будущих программах.

Без проблем не обошлось

Нельзя сказать, что полет «Артемиды-2» прошел без сучка без задоринки: несколько раз астронавты сообщали о трудностях при утилизации отходов, а также о технических глюках почтового клиента (точнее, сразу двух версий, ни одна из которых не работала). С неполадками удалось справиться, и в контексте всей миссии их можно считать незначительными. Но путь к этому результату был долгим и непростым.

Изначально следующая после первой «Артемиды» миссия планировалась на 2024-й, после чего ее несколько раз переносили, в общей сложности на полтора года. Это было связано с необходимостью системных доработок конструкции корабля, созданного корпорацией Lockheed Martin.

В частности, на этапе тестов выявились нарушения в системе жизнеобеспечения, той, которая дает астронавтам возможность дышать на протяжении полета. Во-первых, некорректно срабатывала логика управления клапанами в сегменте, отвечающем за удаление углекислого газа из воздуха. Во-вторых, обнаружилось ослабление уплотнителей, предотвращающих утечку газа. Обе проблемы устранили, и, прежде чем допустить корабль к полету, были проведены многочисленные дополнительные тесты.

Следующая проблема касалась батарей (двух основных и двух резервных), которые питают ключевое оборудование, отвечающее за управление двигателями, связь, навигацию. В рамках стресс-тестов выяснилось, что в исходной конфигурации они не выдерживают нагрузки при срабатывании аварийно-спасательной системы (отстреливает и отводит капсулу с астронавтами в случае взрыва ракеты на старте). Инженерам пришлось переделать аккумуляторный контур, включая места крепления и демпферы, что заняло значительное время.

Дальше на Луну

Согласно базовой дорожной карте программы «Артемида», прилунение астронавтов должно было состояться уже в рамках третьего этапа. Но в начале 2026-го NASA пересмотрело планы: «Артемида-3» к Луне не полетит.

Катапульта к звездам: какие из новых технологий помогут осваивать космос в XXI веке

Вместо этого экипаж в 2027 году будет отрабатывать на околоземной орбите стыковку-расстыковку «Ориона» с лунными посадочными модулями (HLS, проектируются компаниями SpaceX и Blue Origin) и тестировать скафандр AxEMU. Центр управления полетами, со своей стороны, будет контролировать, как ведут себя двигательные системы, устройства жизнеобеспечения и иное оборудование в связке корабля и HLS. Фактически третья миссия в рамках «Артемиды» будет аналогична девятой по программе «Аполлон» (1969 год).

Высадить все же людей на Луну предполагается в рамках «Артемиды-4», которая теперь запланирована на начало 2028-го. К тому времени агентство хочет добиться стандартизации всех компонентов ракеты SLS, в том числе получить новую версию второй ступени, которая выводит «Орион» с астронавтами на земную орбиту. Все операции с лунным модулем будут проводиться уже у Луны, его запустят и доставят туда отдельно в беспилотном режиме.

Миссия «Артемида-5» заявлена на конец 2028-го пока без подробностей о ее целях и задачах, после чего агентство планирует отправлять корабли к Луне каждый год. Но к этим планам, как мы понимаем, следует относиться с известной долей скепсиса.

Под вопросом судьба ракеты SLS, которая слишком сложна и дорога в производстве. До сих пор не представлены версии лунных модулей – если их разработка затянется, все миссии будут сдвинуты. Неизвестно, какие проблемы выявят инженеры на этапе тренировочных околоземных полетов. В общем, нерешенных задач много. И пока их будут решать, Россия и Китай, которые стремятся реализовать собственные лунные амбиции, вполне могут подтянуться.