Шины, выдерживающие 300 градусов. Аккумуляторы, работающие при низких температурах. Роботизированные манипуляторы для выполнения сложных строительных работ. Возможность сделать пончик на поверхности Луны. Все они — за исключением, возможно, последнего — являются требованиями к следующему поколению лунных аппаратов, которые будут сопровождать астронавтов в рамках программы НАСА "Артемида" на Луну.
Артемида - это не программа ваших родителей (или бабушек и дедушек) "Аполлон": начиная с 2026 года, НАСА планирует не просто посетить Луну, но и остаться там и построить устойчивую, постоянную среду обитания на южном полюсе Луны, возможно, богатом водой, которая будет служить исследовательским форпостом, инженерным центром, и связующее звено экономики за пределами земного шара.
Чтобы сэкономить время, максимально использовать свои исследовательские возможности и повысить научный результат, НАСА решило, что будущие луноходы получат лунный вездеход (LTV) — автомобиль повышенной проходимости, который будет управлять ими всеми.
В прошлом месяце космическое агентство объявило, что для разработки этих внеземных спидстеров были выбраны три консорциума — во главе с Intuitive Machines из Техаса, Lunar Outpost из Колорадо и Venturi Astrolab из Калифорнии. В течение следующего года или около того НАСА оценит каждый из них, после чего выберет одного победителя с контрактом на сумму 4,6 миллиарда долларов.
В настоящее время в конце 2026 года запланирована миссия Artemis III по возвращению астронавтов на Луну. Планируется, что победивший LTV будет использоваться экипажем Artemis V. На каком из них астронавты будут путешествовать (среди прочего) по поверхности Луны?
От "Аполлона" до "Артемиды"
У каждой из последних трех миссий "Аполлона" был свой луноход - электрический ровер, который расширил радиус поиска вокруг посадочных модулей. “Ваши инструменты, ваши камни, ваша камера, вы сами. Если вам нужно срочно куда-то попасть, марсоход - лучший способ это сделать”, - говорит Пол Бирн, планетолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.
Но это были предметы одноразового использования. “Им было выгодно иметь этот маленький, легкий, одноразовый марсоход”, - говорит Лара Кирни, руководитель программы НАСА по выходу в открытый космос и передвижению человека на поверхности в Космическом центре Джонсона.
Но времена изменились. “То, что [НАСА] сейчас ищет, - это более долгосрочный устойчивый потенциал, к которому они, вероятно, вернутся, чтобы создать объекты или базы где-нибудь в районе южного полюса Луны”, - говорит Пит Макграт, главный операционный директор Intuitive Machines.
Это означает, что вам нужен марсоход (разговорный термин, обозначающий наземный космический аппарат), который был бы долговечным, перезаряжаемым, способным перемещать различные полезные грузы, проводить множество научных исследований и даже передвигаться автономно — или управляться дистанционно с Земли — даже в отсутствие астронавтов. Есть надежда, что LTV смогут не только продолжать заниматься наукой, но и создавать аванпосты и оборудование, такое как системы связи, до прибытия астронавтов, что даст людям, отправляющимся в космос, больше времени для выполнения более сложных научных задач.
“Это все равно, что взять лунный луноход [времен "Аполлона"] и научный марсоход Mars science rover и объединить эти две вещи вместе. Это именно то, что мы пытаемся здесь сделать”, - говорит Кирни.
Борьба с крайностями
У НАСА есть ряд основных требований, которым должны соответствовать все три модели. Транспортные средства должны быть способны преодолевать небольшие склоны и иметь запас хода в 6 миль от посадочного модуля (или, в конечном счете, от места обитания) при одном заряде аккумулятора. Транспортное средство и его батареи, работающие на солнечных батареях, должны быть способны продержаться в течение нескольких часов в некоторых постоянно затененных районах южного полюса - областях леденящего холода и вечной тьмы, где, как полагают, находятся запасы водяного льда, который можно использовать для увлажнения, выращивания сельскохозяйственных культур и производства ракетного топлива..
Эти три марсохода будут негерметичными, что означает, что астронавтам придется надевать скафандры во время их использования. И, в идеале, вместо того, чтобы отправлять несколько марсоходов для каждой миссии астронавтов, LTV будут иметь 10-летний срок службы.
Это легче сказать, чем сделать. Суровый режим смены дня и ночи означает, что “шины будут работать при температурах ниже температуры жидкого азота и на 100 градусов выше температуры кипения воды”, - говорит Джарет Мэтьюз, основатель и генеральный директор Astrolab.
На Земле аккумуляторы электромобилей иногда разряжаются; на Луне, где время от времени бывает холодно, эта проблема гораздо серьезнее. На южном полюсе Луны LTV, работающий на солнечных батареях, может постоянно находиться в теплом солнечном свете, если ему дать команду двигаться в направлении Солнца. Но лучшим вариантом является создание аккумуляторов, способных работать в темноте. “Это очень сложная техническая проблема, которую нам предстоит решить”, - говорит Джастин Сайрус, основатель и генеральный директор Lunar Outpost.
Кроме того, есть лунный грунт: абразивный, неуловимый материал, не похожий на песок пустыни. “Это больше похоже на движение по стекловолокну, и оно прилипает ко всему”, - говорит Макграт. Каждый LTV должен сопротивляться этому, но если что—то все-таки сломается, LTV должен быть способен сам себя отремонтировать или быть быстро починен астронавтами.
“У меня нет заправочной станции или автомастерской, куда я мог бы заехать и отремонтировать машину”, - добавляет Макграт. “Это похоже на пит—стоп на Indy 500” - просто, быстро и эффективно.
Лунные колеса
Несмотря на их основные сходства, все три LTV имеют разный дизайн. И хотя консорциумы не могут рассказать слишком много о своих индивидуальных моделях LTV, участвующих в конкурсе, они предложили несколько заманчивых советов.
Компания Lunar Outpost, сотрудничающая с Lockheed Martin, General Motors, Goodyear Tire & Rubber Company и MDA Space, по сути, создает ультрасовременный тягач. “Это космический грузовик. На самом деле он предназначен для поддержания и строительства инфраструктуры в больших масштабах на поверхности Луны”, - говорит Сайрус. Он объясняет, что усовершенствованная технология аккумуляторных батарей позволит им эксплуатировать LTV в холодную лунную ночь, с участием астронавтов или без них. А их LTV, оснащенный набором роботизированных манипуляторов, должен быть способен выполнять сложные строительные задачи и задачи по транспортировке грузов.
Их рабочая лошадка уже подписана на участие в нескольких предстоящих лунных миссиях, проводимых как коммерческими партнерами, так и другими космическими агентствами. И “мы хотим, чтобы это стало основой кампании Artemis”, - говорит Сайрус.
Компания Intuitive Machines наиболее известна как компания, которая ранее в этом году осуществила посадку (хотя и несколько неудачную) космического аппарата Odysseus на южном полюсе Луны — первого американского космического аппарата на Луне с 1972 года. Они используют этот бесценный опыт и опыт своих партнеров (в том числе AVL, Boeing, Michelin и Northrop Grumman) для создания многоразового автономного исследовательского марсохода с экипажем для исследования Луны, или Moon RACER, LTV.
Как следует из названия, дизайн LTV ориентирован на астронавтов и больше всего похож на спидстер. “Boeing также построил оригинальный луноход”, - говорит Макграт. Он объясняет, что их конструкция в высшей степени модульная, а это означает, что некоторые ее части могут быть легко заменены другими - людьми или (потенциально) автономно.
Объединенный с Axiom Space и Odyssey Space Research, компанией Astrolab по гибкой логистике и исследованиям, или FLEX, LTV выглядит как изящный компактный багги. “Он спроектирован так, чтобы стать самым универсальным из когда-либо созданных марсоходов”, - говорит Мэтьюз, указывая на его высоко модульную архитектуру. У них уже есть полномасштабный наземный прототип, и версия FLEX уже готова к отправке на Луну в составе коммерческого космического корабля SpaceX Starship, который доставит с собой 1,5 тонны приборов заказчика, экспериментов и другого груза. “Та же конструкция базовой платформы является основой для нашего лунного вездехода”, - говорит Мэтьюз.
Это не просто флаги и отпечатки ног
Мы не знаем, какой из трех LTV имеет наибольшие шансы быть выбранным НАСА для участия в программе Artemis. Но мы точно знаем, что победитель недолго будет одинок: есть надежда, что ко времени миссии Artemis VII японское космическое агентство (JAXA) завершит строительство своего собственного марсохода. И этот аппарат будет герметичным, что означает, что астронавты будут находиться внутри без скафандра и передвигаться на молниях таким же образом, как исследователи используют роботизированные подводные аппараты для исследования морского дна.
Этот марсоход, который способен преодолевать расстояние не менее 12 миль без подзарядки, сможет обеспечить астронавтов жильем на срок до 30 дней, что делает его в большей степени разведывательным аппаратом дальнего действия. “Это кардинально меняет правила игры”, - говорит Бирн. “Вы могли бы жить в этой штуке. Вы больше не ограничены запасами расходных материалов в вашем скафандре”. И если астронавтам понадобится скафандр для пеших исследований, они могут это сделать.
После завершения программы "Аполлон" было трудно представить себе аванпост человека на нашей соседней Луне. Но “основная цель "Артемиды" - обеспечить постоянное присутствие на Луне. Не только флаги и отпечатки ног, но и вернуться и остаться”, — говорит Мэтьюз. А объявления о тендерах на лунные транспортные средства делают эту возможность значительно более ощутимой. Нетрудно представить, как все четыре марсохода, используемые различными космическими агентствами и компаниями, осуществляющими космические полеты, передвигаются по южному полюсу Луны.
“Вот как мы делаем космос устойчивым”, - говорит Сайрус. “Вот как мы помогаем человечеству жить и работать на других планетах”.
Автор статьи: редактор-обозреватель Шехова Софья