19 декабря 1972 года астронавты Юджин Сернан, Харрисон Шмитт и Рональд Эванс благополучно приводнились в Тихом океане, завершив лунную миссию «Аполлона-17». Они стали последними людьми, совершившими полет за пределы низкой околоземной орбиты, которая обычно ограничивается высотой менее 1 000 км над поверхностью Земли.
Спустя 49 лет мы приближаемся к запуску лунной миссии «Артемида-1».
“Артемида” — это последний из длинной серии проектов, рассчитанных на многие десятилетия и направленных на возвращение человека на Луну. И, безусловно, самый близкий к реализации проект, первые запуски, в рамках которого запланированы на март 2022 года.
Непосредственно, на борту «Артемиды-1» не будет астронавтов, но она запустит первый за почти 50 лет космический аппарат, способный совершить полет на лунную орбиту и обратно, с конечной целью установить долгосрочное присутствие человека на Луне и вокруг нее. Кроме того, “Артемида” является первым в серии сложных полетов в дальний космос с экипажем, запланированных на ближайшие годы.
Миссия “Артемида-1” состоит из космического корабля «Орион», который будет запущен с помощью новой SLS — на данный момент самой мощной в мире действующей ракеты. «Орион» состоит из модуля экипажа — конической капсулы, в которой могут разместиться до шести астронавтов на 21 день путешествия в открытом космосе, и Европейского служебного модуля, содержащего главный ракетный двигатель «Орион».
Европейский служебный модуль вырабатывает электроэнергию с помощью характерных «х-образных» солнечных панелей и несет запасы воды, пригодного для дыхания воздуха и топлива. Он также контролирует тепловую среду внутри модуля, поддерживая температуру в безопасных пределах для астронавтов и электрических систем.
Две важнейшие задачи
Две самые сложные части любой космической миссии — это запуск и приземление. Давайте сначала рассмотрим, как будет запускаться «Артемида-1».
Система космического запуска состоит из огромной основной ступени на жидком топливе, работающей на двигателях времен Space Shuttle, и двух мощных боковых твердотопливных ракет-носителей, которые вместе создают 1244 тонн тяги при запуске.
На вершине основной ступени находится промежуточная криогенная двигательная ступень — меньший двигатель на жидком топливе, который выведет «Орион» с околоземной орбиты в направлении Луны.
В настоящее время космический корабль «Орион» прикреплен к системе запуска в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде для проведения серии предстартовых испытаний. Это включает в себя заправку топливом системы запуска и тренировку вывода всех элементов ракеты на стартовую площадку.
Несмотря на то, что SLS никогда ранее не летала, космический корабль «Орион» уже однажды испытывался в космосе. Это было тоже без астронавтов, в 2014 году. Правда, тогда целью испытаний ставился лишь успешный выход за пределы низкой земной орбиты, а не полет до Луны.
Объекты, возвращающиеся на Землю с Луны, при входе в нашу атмосферу движутся значительно быстрее, чем объекты, падающие с низкой околоземной орбиты. Это приводит к возникновению очень высоких температур. Поэтому одна из ключевых задач «Артемиды-1» — убедиться, что тепловая защита «Ориона» сможет выдержать этот сильный жар при входе в атмосферу Земли.
При возвращении домой “Орион” будет двигаться со скоростью 40 000 километров в час, когда он достигнет верхней границы земной атмосферы, и должен будет выдержать температуру 2 760℃. Для сравнения, космический корабль, возвращающийся на Землю с Международной космической станции на низкой околоземной орбите, обычно движется со скоростью 27 000 километров в час и сталкивается с температурой около 1 900℃.
Что произойдет после взлета?
“Артемида-1″ стартует с Космического центра имени Кеннеди на околоземную орбиту, после чего отделяется основная ступень космической ракеты-носителя, запускается промежуточная криогенная двигательная ступень, и «Орион» направляется к Луне.
После путешествия, которое продлится несколько дней, «Артемида-1» опустится на высоту всего 100 км над лунной поверхностью, запустит свои бортовые двигатели и выйдет на далекую ретроградную орбиту вокруг Луны, которая выведет его на максимальное расстояние от Земли около 430 000 км. С такого расстояния Земля покажется космическому путешественнику размером с ноготь вашего мизинца на расстоянии вытянутой руки.
Это будет самое большое расстояние от Земли, когда-либо достигнутое земным космическим пилотируемым кораблем. В настоящее время рекордсменом является “неудачная” миссия «Аполлона-13» 1970 года, который был вынужден прервать посадку на Луну после взрыва одного из кислородных баллонов корабля — 400 171 километр от Земли.
В течение этого периода инженеры будут тестировать системы «Ориона», такие как способность поддерживать давление воздуха и уровень радиации внутри капсулы. Хотя «Артемида-1» — это, прежде всего, проверка жизнеспособности «Ориона» для будущих полетов с экипажем, камеры на концах солнечных батарей Европейского служебного модуля должны обеспечить захватывающие снимки «Ориона» в космосе на фоне Земли и Луны.
После шести дней пребывания на лунной орбите “Орион” выполнит еще несколько запусков двигателей и еще один близкий облет Луны, после чего начнет свой полет домой. Точное время полета будет зависеть от того, когда будет запущена «Артемида-1».
Необходимо учесть множество факторов, влияющих на время запуска, например, чтобы Земля не закрывала солнечный свет от солнечных батарей Европейского служебного модуля во время полета к Луне и обратно, а также чтобы возвращение в атмосферу и приводнение происходило при дневном свете, что поможет быстро обнаружить посадочную капсулу.
Ожидается, что примерно через 26 дней после запуска «Орион» отсоединит Европейский служебный модуль, а затем направит плоское основание конического отсека экипажа, покрытого специальной теплозащитой, в сторону Земли для безопасного вхождения в атмосферу и приводнения в Тихом океане с парашютом.
От успеха этой миссии зависит очень многое. Если все будет хорошо, мы можем надеяться, что в ближайшие годы мы сможем увидеть взлет «Артемиды-2» с астронавтами на борту.
Читайте также: GPS и Skype на Луне