Миссия Artemis II успешно завершилась 11 апреля. Корабль Orion облетел Луну и вернулся на Землю. Красивая точка. Но за этим успехом уже вырисовывается новая головоломка. Она касается следующего этапа — Artemis III.
Изначально планировалось, что именно эта миссия вернет людей на поверхность Луны в 2027 году. Но теперь всё изменилось. Вместо триумфальной высадки — испытания на низкой околоземной орбите. Почему? Причин несколько: неготовность посадочных систем HLS, задержки с лунными скафандрами от Axiom Space и серьезные опасения Совета по безопасности NASA (ASAP) насчет рисков первой высадки без предварительных проверок.
В итоге агентство возвращается к схеме, напоминающей полет Apollo 9 в марте 1969 года, когда астронавты отрабатывали стыковку и маневрирование с лунным модулем на земной орбите.
Стыковка с гигантами: Starship или Blue Moon
Главная задача обновленной Artemis III — детально проверить взаимодействие корабля Orion с посадочными модулями. Некоторые из них настолько огромны, что превосходят всё, с чем когда-либо стыковались в космосе. NASA жизненно необходимо протестировать их функциональность вблизи Земли, прежде чем отправлять к Луне.
Первый кандидат — Starship HLS от SpaceX. Это колосс высотой 50 метров, диаметром 9 метров и массой на окололунной орбите более 1300 тонн. Для сравнения: сам Orion весит всего 26 тонн. Starship HLS может доставить на Луну до 100 тонн груза, а его внутренний объем в десятки раз больше, чем у капсулы Orion.
Проблема в том, что для полноценной работы Starship HLS требуется отработка технологии орбитальной дозаправки криогенным топливом — задача, которая пока не решена. В ходе Artemis III на низкой орбите планируют проверить не просто физический контакт стыковочных узлов, но и динамику управления такой массивной связкой. Инерция Starship настолько велика, что система управления Orion потребует ювелирной настройки, чтобы избежать опасных возмущений в момент касания.
Второй вариант — Blue Moon MK2 от Blue Origin. Он скромнее: высота 16 метров, стартовая масса около 49 тонн. Использует двигатели на жидком водороде и кислороде. Здесь главная задача — подтверждение надежности криогенных систем модуля при длительном нахождении в космосе. Отработка протоколов обмена телеметрией, проверка переходных шлюзов и систем жизнеобеспечения в состыкованном состоянии — вот реальные цели.
Проблемы SLS: дефицит ступеней и суборбитальный трюк
Основным и фактически единственным утвержденным носителем для Orion остается сверхтяжелая ракета SLS. Но ее использование в штатной конфигурации для работы на низкой околоземной орбите сталкивается с серьезной логистической проблемой.
Критический дефицитный компонент SLS Block 1 — вторая ступень ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage). Само слово «Interim» (промежуточная) в названии говорит о ее временном статусе: ступень адаптировали из верхней ступени ракеты Delta IV. По замыслу, она должна была использоваться только в первых полетах, уступив место более мощной EUS. Но от EUS отказались из экономических соображений. И теперь тратить дефицитные ICPS на околоземный тест — значит поставить под угрозу график последующих лунных экспедиций.
Поэтому инженеры рассматривают вариант пуска SLS без использования ICPS. Энергетический потенциал ракеты поражает: центральный блок вместе с двумя пятисекционными твердотопливными ускорителями способен доставить на низкую орбиту до 75 тонн. Для 26-тонного Orion этого более чем достаточно. Но возникает другая проблема — утилизация отработанной центральной ступени.
Если ракета выводит Orion напрямую на устойчивую круговую орбиту, то сама ступень становится искусственным спутником Земли. Огромная пустая конструкция длиной 65 метров и массой около 90 тонн. Оставить такой объект на орбите в качестве неуправляемого мусора NASA не может. Сход махины с орбиты в непредсказуемой точке несет неприемлемые риски для населенных районов.
Решение — использовать схему, отработанную в программе Space Shuttle. Центральный блок SLS прекращает работу, чуть-чуть не добирая до первой космической скорости. Orion отделяется на суборбитальной траектории. Это гарантирует падение пустой ступени в заданной точке океана. После разделения Orion по инерции достигает апогея, и его двигательная установка ESM выполняет «импульс скругления», поднимая перигей и формируя устойчивую круговую орбиту.
Расход характеристической скорости на компенсацию недобора (около 150 м/с) — штатная операция. У Orion после завершения выведения остается запас более 1100 м/с. Этого с избытком хватит на фазирование и многократные попытки сближения.
Стоимость пуска SLS: от 2,2 до 4 миллиардов долларов
Обсуждение любого сценария упирается в деньги. Один пуск SLS в базовой конфигурации обходится NASA в сумму от 2,2 до 4 миллиардов долларов. Для сравнения: это сопоставимо с годовым бюджетом космических программ некоторых развитых стран.
Почему так дорого? В стоимость заложено содержание уникальной наземной инфраструктуры Космического центра имени Кеннеди: гигантское здание вертикальной сборки VAB, модернизированные гусеничные транспортеры и мобильная пусковая платформа. Это фиксированные расходы, не зависящие от частоты пусков. Кроме того, производственная цепочка SLS крайне рассредоточена: двигатели RS-25 поставляет Aerojet Rocketdyne, твердотопливные ускорители — Northrop Grumman, а центральный блок интегрируется Boeing в Новом Орлеане.
Для миссии на низкой околоземной орбите, которую могли бы выполнить коммерческие носители, такие расходы выглядят чрезмерными. Но именно дороговизна SLS и дефицит ступеней ICPS заставляют инженеров рассматривать «усеченные» варианты.
Альтернативы: Vulcan Centaur и New Glenn
Если отбросить политику, вопрос о «пересадке» Orion на коммерческие ракеты для околоземных тестов выглядит логично. Пуск Falcon Heavy в одноразовой конфигурации стоит около 150–200 млн долларов, пуски Vulcan Centaur или New Glenn — сопоставимые суммы. Теоретическая экономия может превысить два миллиарда долларов за полет.
Но барьеров много:
- Геометрический конфликт. Для Vulcan (диаметр 5,4 м) и New Glenn (7 м) нужны индивидуальные переходники под пятиметровый интерфейс Orion.
- Наземные интерфейсы. Orion требует специфических «пуповин» для заправки, электропитания и связи. На коммерческих площадках их нет.
- Сертификация для полетов людей (Human-Rating). Ни Falcon Heavy, ни Vulcan не имеют этого допуска. Процедура сертификации — многолетний аудит, который под один околоземный полет никто проводить не будет.
Что выберет NASA?
Скорее всего, агентство сохранит штатную конфигурацию SLS с верхней ступенью, не рискуя графиком. Но если вернуться к мысленному эксперименту, использование ракеты без ступени ICPS выглядит наиболее жизнеспособным техническим компромиссом.
Баллистическая схема с суборбитальным разделением и довыведением силами двигателей Orion изящно решает проблему утилизации центрального блока. Orion перестает быть пассивной полезной нагрузкой и фактически берет на себя роль верхней ступени. Это потребует безупречной отработки циклограммы, но взамен даст бесценный опыт управления кораблем в условиях дефицита энергетических ресурсов.
Artemis III трансформируется из триумфальной высадки в суровый экзамен для транспортной системы. Успешная стыковка с тяжелыми посадочными модулями на околоземной орбите станет подтверждением того, что баллистическая гибкость Orion позволяет двигаться вперед даже при временной недоступности Луны.
Как вы считаете, справится ли Orion со стыковкой со Starship? И оправданы ли траты на SLS, если есть более дешевые коммерческие ракеты? Делитесь мнениями в комментариях!
Читайте также: