fonzeppelin | SLS летит к Луне!

Признаться, я уже и не особо верил, но... она-таки взлетела)

С громовым рокотом двух твердотопливных ускорителей и четырех кислород-водородных маршевых двигателей, громадный дредноут из стали и алюминия тяжеловесно приподнялся над стартовой площадкой — и неожиданно легко и стремительно воспарил в ночное небо над Канавералом. Сорок миллионов ньютонов суммарной тяги вытолкнули массивное тело ракеты (2608 тонн полностью заправленной) за пределы земной атмосферы, где вторая ступень, отстыковавшись, направила свою полезную нагрузку к Луне. Сверхтяжелая ракета-носитель SLS (Space Launch System) все-таки стартовала.

Программа SLS была инициирована президентом Обамой как «бюджетная» замена чрезмерно амбициозной программе «Созвездие» предыдущей администрации. Основная идея, осталась, впрочем, той же: быстро и дешево скомпоновать новый сверхтяжелый носитель из компонентов (топливного бака, твердотопливных ускорителей, и модифицированных кислород-водородных двигателей) программы «Space Shuttle». Так как эти компоненты были уже давно отлажены и хорошо освоены индустрией, предполагалось, что создание с их помощью сверхтяжелой ракеты не займет много времени. Также, неофициальной целью программы было поддержать государственными финансами те штаты, в которых находились ключевые производства программы «Space Shuttle»...

И вот через тернии многократных задержек (первый полет изначально планировался еще в 2016 году), бюджетных скандалов (стоимость запуска в итоге выскочила за миллиард долларов) и непрерывно усиливающейся критики, ракета SLS достигла-таки звезд. Сделала это она, надо признать, не без труда. Планируемый первый тестовый полет к Луне, с беспилотным прототипом корабля «Орион», переносили общим счетом 26 раз. Из них за 2022 год — тринадцать. За этот год уже полностью собранная ракета измучила всех постоянными переносами пуска — то из-за неполадок, то из-за погодных условий, то из-за проблем на заправке — вызывая сильные подозрения, что проект все еще очень «сырой», и к запуску стремятся исключительно чтобы его вообще не отменили.

Попытка 16 ноября 2022 года была моментом истины. Откладывать запуск дальше было уже невозможно: заканчивался гарантированный срок «годности» твердотопливных ускорителей (штатно 1 год). Если ракету не успевали бы запустить до критической даты, ускорители пришлось бы сертифицировать заново — а за это время могли исчерпаться сроки «годности» других систем. Поэтому даже ураган, пронесшийся над Канавералом и слегка потрепавший стоявшую на площадке ракету, не привел к отмене пуска. SLS должна была победить... или умереть.

И ракета победила. Запуск прошел успешно, и в настоящий момент, ее полезная нагрузка — беспилотный прототип космического корабля «Orion» — направляется к Луне в компании небольшой флотилии из десятка CubeSat'ов. В рамках тестовой миссии «Артемида-I», корабль выйдет на орбиту Луны, продержится на ней около двух недель, затем вернется к Земле и осуществит приводнение в Тихом Океане. Общая продолжительность «Артемида-I» составит порядка 25 дней.

По конструкции, SLS на данный момент представляет собой довольно своеобразную химеру из деталей «Шаттла» и тяжелой ракеты-носителя «Дельта». Первая ее ступень скомпонована из модифицированного кислород-водородного внешнего бака «Шаттла», под которым установлены четыре маршевых двигателя RS-25 (модифицированные маршевые двигатели орбитера «Шаттла» SSME — Space Shuttle Main Engine). Полученный результат основательно смахивает на советскую сверхтяжелую ракету «Энергия» (которая, по иронии, была разработана под впечатлением от «Шаттлов»... так что круг в определенном смысле замкнулся).

При запуске первой ступени помогают два массивных пятисегментных твердотопливных ускорителя — также представляющих собой модифицированную (удлиненную на один сегмент) версию ускорителей, использовавшихся в программе «Шаттл». Ускорители SLS, впрочем, одноразовые, и не имеют парашютов для приводнения. Интересно отметить, что ускорители SLS являются уже «летавшими» — они построены из компонентов многоразовых ускорителей, использовавшихся в полетах «Шаттлов»)

Вторая ступень ракеты, Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) однако, заимствована от другой программы. Она представляет собой удлиненную и оптимизированную (сертифицированную для пилотируемых пусков) вторую ступень тяжелой ракеты-носителя «Delta-IV», известную как «Delta Cryogenic Second Stage» (DCSS). Эта ступень запускается за пределами атмосферы и выполняет вывод полезной нагрузки на нужную траекторию.

На данный момент SLS может вывести 95 тонн на низкую околоземную орбиту, и 27 тонн на траекторию полета к Луне. Это делает ее самой мощной из существующих ракет-носителей (Falcon Heavy с ее 68 тоннами на НОО и 16 тоннами к Луне оттеснена на второе место) и третьей по мощности летавшей ракетой-носителем в истории — после американской «Сатурн-V» и советской «Энергии».

В перспективе, SLS должна быть доработана. В ближайшей перспективе, «промежуточную» ступень ICPS предполагается заменить специально разработанной ступенью Exploration Upper Stage (EUS), начиная с 4-ой изготовленной ракеты. Эта конфигурация получит название SLS Block IB, и будет способна выводить 105 тонн на НОО и около 42 тонн к Луне. Поскольку запас твердотопливных ускорителей от программы «Шаттл» ограничен, начиная с 9-ой ракеты их планируют заменить новыми моделями. Конфигурация с EUS и новыми ускорителями будет называться Block II и будет способна вывести до 130 тонн на НОО и до 46 тонн к Луне.

Неизвестно, однако, сколько именно ракет SLS будет построено. Вся программа по-прежнему остается под огнем критики — в первую очередь, из-за низкой эффективности в сравнении с имеющимися и проектируемыми коммерческими ракетами-носителями. На «горизонте планирования» SLS нависает новое творение Илона Маска, полностью многоразовая сверхтяжелая ракета Starship.

Злые языки намекают, что одной из основных причин почти годовых задержек и проволочек с тестовым орбитальным полетом «Старшип» было неофициальное желание НАСА запустить SLS первой. В противном случае — если бы первым полетел «Старшип» — программа SLS оказалась бы под вполне реальной угрозой закрытия до испытаний. Так ли это — будущее покажет...

P.S. Основная нагрузка миссии «Артемида-I»:

* Космический корабль «Орион» с тремя манекенами астронавтов (оснащенными набором датчиков для изучения эффективности радиационной защиты корабля), и плюшевыми фигурками песика Снупи и барашка Шона (от NASA и ESA соответственно)

Вспомогательная нагрузка (в формате CubeSat):

* ArgoMoon (Италия) — предназначен для тестирования в космических условиях новых технических решений, основанных на нанотехнологии.

* BioSentinel (НАСА) — несет на борту колонии дрожжей для изучения действия радиации за пределами магнитных поясов Земли.

* CubeSat for Solar Particles (институт Саутвест, Техас) — выйдет на гелиоцентрическую орбиту, и будет изучать частицы солнечного ветра.

* EQUULEUS (EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft) (JAXA) — аппарат для изучения плазмосферы Земли и ее взаимодействия с Луной.

* Lunar IceCube (НАСА) — предназначен для поиска и изучения залежей лунного льда.

* Lunar Polar Hydrogen Mapper (государственный университет Аризоны) — предназначен для поиска и картирования месторождений лунного льда в полярных регионах Луны.

* Near-Earth Asteroid Scout (лаборатория реактивного движения НАСА) — аппарат с солнечным парусом, предназначенный для изучения околоземных астероидов.

* OMOTENASHI (Outstanding MOon exploration TEchnologies demonstrated by NAno Semi-Hard Impactor) (JAXA) — японский аппарат, который попытается совершить посадку на Луну с помощью твердотопливного тормозного двигателя и надувного амортизатора.

* LunIR (Lockheed Martin) — предназначен для детального картографирования и спектрального изучения поверхности Луны, а также испытания новой электродвигательной установки.

* Team Miles (Miles Space) — частный аппарат разработанный некоммерческой группой инженеров, и предназначенный для испытаний оригинальной конструкции ионного двигателя.

Еще три аппарата не были готовы вовремя и не успели к запуску:

* Cislunar Explorers (университет Корнвелл) — пара аппаратов, которые должны были протестировать работу в микрогравитации электролизных установок (для потенциального использования лунного льда в качестве кислород-водородной топливной пары)

* Lunar Flashlight (НАСА) — оснащенный солнечным отражателем аппарат, который должен был направлять солнечный «зайчик» на поверхность Луны, тестируя новые методы поиска водяного льда (по разнице в альбедо поверхности).

* Earth Escape Explorer (Университет Боулдер, Колорадо) — аппарат для испытания новых типов антенн и методик дальней связи.