Сложные схемы: в NASA поделились обновленными планами лунных миссий «Артемида-3» и «Артемида-4»

23 октября руководители NASA во главе с администратором американского космического агентства Джаредом Айзекманом провели пресс-конференцию, в ходе которой были обнародованы обновленные планы миссий «Артемида-3» и «Артемида-4» — двух ближайших пилотируемых полетов в рамках лунной программы «Артемида» (Artemis).

Что такое программа «Артемида»

Последняя на сегодняшний день высадка человека на Луну произошла в декабре 1972 года, когда на спутнике побывали члены экипажа миссии «Аполлон-17». Вскоре американская лунная программа «Аполлон» (Apollo) была закрыта. О возвращении на Луну в США задумались в XXI веке. В итоге была разработана лунная программа «Артемида», принятая к исполнению в 2017 году.

Первоначальный план предусматривал, что уже в 2024 году на поверхность Луны ступят два американских астронавта, включая первую в истории женщину. До этого предполагалось осуществить миссии «Артемида-1» и «Артемида-2», в рамках которых Луну должен был облететь новый американский корабль «Орион» — сперва в автоматическом режиме, а затем с экипажем на борту. Первый полет «Ориона» состоялся только в конце 2022 года. Корабль облетел Луну и благополучно вернулся на Землю.

Однако позже выяснилось, что тепловой щит «Ориона», который должен был защитить корабль от перегрева при входе в атмосферу на огромной скорости, сработал не так, как ожидалось, и получил серьезные повреждения. Эта проблема, а также ряд более мелких неполадок, выявленных по итогам миссии «Артемида-1», вынудили NASA отложить следующий полет «Ориона». Миссия «Артемида-2», участниками которой стали астронавты NASA Рид Уайсмен (командир), Виктор Гловер и Кристина Кук, а также канадский астронавт Джереми Хансен, состоялась в апреле 2026 года и прошла успешно, а тепловой щит в этот раз и вовсе справился с задачей идеально.

По изначальному плану высадка астронавтов на Луну должна была состояться в рамках миссии «Артемида-3», планировавшейся (после ряда переносов) на 2027 год, но в начале 2026-го в NASA объявили, что «Артемида-3» станет околоземной миссией, в ходе которой экипаж «Ориона» будет отрабатывать сближение и стыковку с двумя лунными посадочными модулями, а высадка состоится во время миссии «Артемида-4» в 2028 году. Также в NASA отказались от идеи создания станции на лунной орбите в пользу постоянно действующей базы на поверхности спутника. Отчасти это было сделано в целях опередить Китай в новой лунной гонке — в Поднебесной также собираются построить на Луне базу, а высадить первых астронавтов рассчитывают до конца текущего десятилетия.

В целом последние планы NASA по программе «Артемида» и сроки запуска двух ближайших миссий остаются в силе, но многое зависит от компаний SpaceX Илона Маска и Blue Origin Джеффа Безоса, которые разрабатывают лунные посадочные модули Starship HLS (на базе проходящего испытания корабля Starship) и Blue Moon соответственно. О том, как продвигается дело с модулями, ни один из которых еще не летал в космос, и как сейчас видятся миссии «Артемида-3» и «Артемида-4», рассказали в NASA во время пресс-конференции.

План миссии «Артемида-3»

Пока что в NASA рассчитывают осуществить миссию «Артемида-3» летом 2027 года, задействовав для нее три самые мощные ракеты-носителя в мире: одноразовую SLS (Space Launch System), созданную в NASA специально для программы «Артемида», частично многоразовую New Glenn от Blue Origin (полеты этой ракеты-носителя сейчас приостановлены из-за майского взрыва на стартовой площадке, но вскоре должны возобновиться) и полностью многоразовую систему Starship от SpaceX.

Если все пойдет по плану, первой стартует New Glenn, которая выведет на низкую околоземную орбиту лунный модуль Blue Moon компании Blue Origin. Следом в космос отправится ракета-носитель SLS с кораблем «Орион», в котором будут находиться астронавты миссии «Артемида-3». В течение двух дней экипаж будет проверять системы корабля, а на третий день полета запланирована стыковка с модулем Blue Moon на высоте 439 километров над поверхностью Земли.

«Астронавты откроют люк и войдут в посадочный модуль. Они проверят системы контроля окружающей среды и жизнеобеспечения. Мы убедимся, что корабль способен поддерживать необходимое атмосферное давление, а также испытаем действия в чрезвычайных ситуациях и управление двумя аппаратами. Кроме того, мы проверим, насколько хорошо справляются со своими задачами команды Центра управления полетами», — сообщил руководитель программы «Артемида» Джереми Парсонс.

После завершения этих операций — предположительно, на шестой день полета — состоится запуск Starship. В данном случае будет использован лишь прототип модуля Starship HLS — без системы жизнеобеспечения, но со стыковочным адаптером в носовой части. На восьмой день полета «Орион» должен пристыковаться к нему на высоте около 380 километров всего лишь на пару часов.

«Экипаж не будет заходить внутрь Starship, но испытание даст нам важнейшие данные и позволит лучше понять механику стыковки: какие усилия возникают, как мы будем взаимодействовать и работать вместе», — уточнил Парсонс.

После расстыковки «Ориона» и Starship миссия продлится еще от шести до девяти дней. За это время экипаж проверит скафандры для выживания (это испытание было намечено во время «Артемиды-2», но не состоялось) и выполнит ряд дополнительных задач по тестированию новых технологий и проведению научных экспериментов. Затем корабль возьмет курс на Землю и совершит приводнение в Тихом океане с помощью парашютов. Таким образом, продолжительность миссии составит от 14 до 17 дней.

«Все, что мы делаем в рамках „Артемиды-3“, направлено на снижение рисков для будущих лунных посадочных миссий. Мы учим команды работать сообща и принимать важнейшие оперативные решения в реальном времени. При этом все будет происходить на низкой околоземной орбите, откуда в случае непредвиденных обстоятельств можно гораздо быстрее вернуться домой», — подытожил Парсонс рассказ о ближайшей миссии «Артемиды».

План миссии «Артемида-4»

Что касается «Артемиды-4», то она по-прежнему намечена на 2028 год, а план миссии предусматривает высадку двух астронавтов (имена членов экипажа миссии пока не объявлены) на поверхность Луны в окрестностях Южного полюса спутника. При этом все еще неизвестно, какой из двух модулей будет использоваться в этой миссии — решение будет принято по итогам «Артемиды-3» и с учетом степени готовности SpaceX и Blue Origin отправить свои модули на Луну. Ожидается, что до старта миссии обе компании проведут испытательные запуски Starship HLS и Blue Moon.

Выбор в пользу того или иного посадочного модуля станет определяющим для всей схемы миссии «Артемида-4». На пресс-конференции руководители NASA представили детализацию обоих вариантов. Каждый из них получился довольно сложным и многоэтапным.

Схема с модулем от SpaceX

В этом случае на низкую околоземную орбиту сперва будет выведен Starship-танкер, к которому другие корабли Starship совершат несколько рейсов для закачки топлива (жидкий метан) и окислителя (жидкий кислород) в его баки увеличенного объема. Затем к нему пристыкуется для заправки лунный модуль Starship HLS. Заправочные рейсы обычных Starship при этом будут продолжаться. В это время на SLS с Земли стартует корабль «Орион», который выйдет на высокую околоземную орбиту. На ней произойдет стыковка корабля с лунным модулем, который перейдет туда в два этапа.

Корабль и модуль HLS совершат перелет к Луне и выйдут на низкую орбиту вокруг нее. Затем два астронавта перейдут в посадочный модуль и отправятся на нем на Луну. После высадки и работы на поверхности спутника HLS должен доставить их обратно на орбиту и состыковаться с «Орионом». Когда экипаж воссоединится, корабль отстыкуется от посадочного модуля и полетит на Землю.

Один из главных вопросов при выборе этого варианта заключается в том, сколько полетов придется совершить, чтобы полностью заправить HLS топливом. Ранее консультативная группа NASA по безопасности сообщила, что для осуществления миссии потребуется «около 22» запусков заправщиков, однако основатель SpaceX Илон Маск считает, что его компания сможет уложиться в 6–8 запусков.

На пресс-конференции представители NASA отказались уточнить эту деталь, поскольку все еще существует большая неопределенность насчет грузоподъемности Starship и объема жидких метана и кислорода, который испарится на орбите. При этом администратор NASA Джаред Айзекман назвал оценку Маска «предельным потенциалом, которого Starship сможет достичь».

Схема с модулем от Blue Origin

Обновленный вариант «Артемиды-4» с использованием модуля Blue Moon не предусматривает заправок на орбите, хотя ранее они предполагались. Вместо этого в Blue Origin намереваются за один раз вывести на низкую околоземную орбиту три разгонных блока, созданных на базе Blue Moon. Для этого компания Джеффа Безоса может использовать уже испытанную ракету-носитель New Glenn версии 7×2 без возвращения первой ступени, либо анонсированную в конце прошлого года сверхтяжелую модификацию New Glenn 9×4 — тогда первую ступень, возможно, удастся вернуть на Землю.

Затем New Glenn выведет на орбиту сам посадочный модуль Blue Moon, который должен состыковаться с разгонными блоками и совершить перелет к Луне с выходом на высокую эллиптическую орбиту вокруг спутника с максимальной высотой около 8500 километров, потратив на это два разгонных блока. На нее же должен выйти для стыковки с модулем и корабль «Орион», запущенный на SLS. При этом в NASA также прорабатывают возможность стыковки «Ориона» с Blue Moon на низкой окололунной орбите — это позволит сэкономить топливо и доставить на Луну и ее орбиту больше оборудования.

Дальнейший план миссии фактически не отличается от плана с использованием HLS. Двое астронавтов должны перейти в посадочный модуль, который доставит их на поверхность спутника, а затем вернет на орбиту. После стыковки модуля с «Орионом» экипаж Blue Moon вернется на корабль, тот отстыкуется от модуля и полетит к Земле.

Проблема здесь состоит в том, что в текущей версии ракета-носитель SLS не может доставить «Орион» на околунную орбиту, а собственная двигательная установка корабля недостаточно мощна, чтобы затем обеспечить обратный полет к Земле. Помочь в этом должна новая вторая ступень для SLS, которую в NASA совместно с компанией United Launch Alliance (ULA) активно разрабатывают на базе ступени Centaur V, которая сейчас используется во время пусков созданной ULA ракеты-носителя «Вулкан».

Еще одну проблему представляют скафандры для высадки на Луну. Их разработку в NASA в 2022 году доверили частной компании Axiom Space. Презентация скафандра, созданного при участии итальянского производителя модной одежды Prada, прошла осенью 2024 года. И хотя скафандр AxEMU (Axiom Extravehicular Mobility Unit) получился куда более высокотехнологичным и удобным, чем его предшественники из 1960-х, он все еще далек от совершенства и не будет готов к 2028 году, поэтому для «Артемиды-4» предполагается использовать упрощенный вариант AxEMU.

И хотя в NASA по-прежнему сохраняют оптимизм относительно сроков «Артемиды-3» и «Артемиды-4», агентство и его партнеры уже выбиваются из графика, поэтому весьма вероятно, что обе миссии придется откладывать в лучшем случае на несколько месяцев.