«Орион» от «Локхид Мартин»

В новом пилотируемом корабле воплотятся лучшие идеи проекта «Аполлон» и программы «Спейс Шатлл», утверждают в НАСА. В частности, «Орион» заимствует конусную форму и аэродинамические характеристики капсулы «Аполлона», но будет оснащен самой современной электроникой, системой жизнеобеспечения и теплозащитой. Корабль разместится над носителем, что позволит обезопасить его корпус от любых опасных фрагментов, которые могут отрываться от ракеты при запуске. Вместе с тем, такое размещение позволит оснастить корабль системой аварийного спасения экипажа на случай экстренной ситуации с носителем. Это было одним из основных требований НАСА к проектным концепциям, ведь у «шаттла» системы спасения экипажа нет.

Кроме того, среди самых очевидных усовершенствований в сравнении с «Аполлоном» – параметры модуля для экипажа. Его диаметр – 5 м, что в 2,5 раза больше, чем у трехместной капсулы «Аполлона». Это даст возможность использовать «Орион» для полетов экипажей из четырех человек по лунной программе и шести человек для полетов на МКС. НАСА отмечает, что конечная цель создания новой транспортной системы – это межпланетные перелеты, однако «многофункциональность станет маркой Ориона».

Испытания парашютной посадочной системы возвращаемого КК «Орион», которая будет состоять из трех парашютов диаметром около 36 м

КК «Орион» на орбите Луны

Проект «Локхид Мартин» включает, помимо системы спасения и адаптера для стыковки пилотируемой системы с верхней ступенью «Ареса-1», два центральных отсека: служебный агрегатный модуль и капсулу экипажа. Первый имеет цилиндрическую форму. Для постройки его корпуса предполагается использование прочного, но легкого алюминие-литиевого сплава (он также используется для корпуса капсулы экипажа). Модуль будет оснащен парой разворачиваемых круглых солнечных батарей, двигательной установкой и резервуарами с жидким кислородом и азотом для производства воздуха во время основной части полета (воздуха в резервуарах капсулы экипажа хватит только на 2-4 ч в зависимости от состава экипажа). Также здесь размещены другие системы жизнеобеспечения. В частности, оборудование, идентичное используемому на МКС, позволит астронавтам перерабатывать жидкости в воду для охлаждения электроники.

Модуль экипажа повторяет форму капсулы «Аполлон» – это конус с углом 32,5°. Его предполагается оснастить улучшенной системой управления, а также современными системами обеспечения жизнедеятельности астронавтов (например, вместо пластиковых пакетов, которые использовались в качестве туалета на «Аполлоне», появятся устройства, подобные «союзовским»).

Еще одна важная деталь – новый набор парашютов и воздушных камер для приземления и приводнения. Поначалу «Локхид Мартин» предлагала НАСА крылатый вариант корабля, но агентство пошло по пути «наименьшего сопротивления», остановившись на парашютной посадке, надежность которой проверена временем российскими «Союзами» и китайскими «Шеньчжоу». (Кстати, первоначальная концепция «Локхид Мартин» вообще очень сильно отличалась от окончательного варианта).

Тем не менее, американские конструкторы пошли дальше зарубежных аналогов и придали пилотируемой капсуле «частичную возможность многократного использования». По планам НАСА, каждый модуль можно будет использовать до 10 раз. Секрет такой многоразовости не раскрывается, но, очевидно, разработчики намерены достигнуть ее за счет усовершенствованной системы теплозащиты. По расчетам специалистов, скорость «Ориона» при входе в атмосферу Земли составит 11 км/с, так что корпусу корабля грозит разогрев приблизительно до 2650°С (для сравнения, у «шаттла» – 7,5 км/с и 1590°С). Понятно, что теплозащитной системе специалисты агентства уделяют особое внимание. Работы по этому направлению ведутся в Исследовательском центре Эймса, хотя в команду разработчиков входят инженеры сразу из нескольких других центров НАСА.

Сейчас известно, что защиту капсулы с экипажем от перегрева будет обеспечивать цельный термостойкий щит диаметром 5 м. Пока специалисты не могут сказать, какой именно материал будет использован для его создания. Но по планам НАСА, теплозащита корабля должна быть готова к 2009 г., поэтому выбор идет из уже известных материалов, а их не так много. В частности, в минувшем сентябре НАСА выбрало компанию «Боинг» как поставщика и участника разработки теплозащиты на основе углеродистого волокна (PICA). Контракт заключен на 16 месяцев и оценивается приблизительно в 14 млн долл.

И, наконец, на «Орионе» будет установлена упрощенная версия стыковочного адаптера, который сейчас используется на «шаттлах» для стыковки с МКС. При лунных же полетах, как уже говорилось, «Орион» стыкуется со ступенью покидания земной орбиты «Ареса-5» и выходит на трассу движения к Луне. Выйдя на окололунную орбиту, экипаж переходит в лунный модуль, отстыковывается от «Ориона» и прилуняется. Тем временем, корабль остается на орбите и продолжает полет в автономном режиме. По завершению работ, астронавты возвращаются на окололунную орбиту с помощью взлетной ступени, стыкуются с пилотируемым исследовательским кораблем и возвращаются на Землю.

Лунный посадочный модуль «Артемида» (Artemis) предназначен для доставки на лунную поверхность четырех астронавтов. НАСА еще окончательно не определилось с базовыми требованиями по проекту, так что тендер на разработку лунного модуля пока не объявлен. Однако уже известно, что «Артемида» будет состоять из посадочной и взлетной ступени, а также во многом повторит принципы, на основе которых был создан лунный модуль проекта «Аполлон». Одна из очевидных отличительных деталей – в отличие от прежней лунной программы, теперь на поверхность спутника Земли сможет высаживаться весь экипаж, при этом в ожидании астронавтов «Орион» будет оставаться беспилотным.

Вверху: стыковка на орбите Земли выведенного ракетой-носителем «Арес-1» космического корабля «Орион» со стартовавшей на РН «Арес-5» ступенью покидания земной орбиты, несущей лунный модуль «Артемида»

Лунный посадочный модуль «Артемида» на поверхности искусственного спутника Земли

Пилотируемый корабль «Орион» с лунным посадочным модулем «Артемида» у поверхности Луны

Предположительно, модуль будет оснащен двумя люками: один разместится наверху – для стыковки и сообщения с «Орионом», другой же предназначен непосредственно для выхода на лунную поверхность. В отличие от лунного модуля «Аполлона», «Артемиду» оснастят шлюзовой камерой, подобной тем, что есть на «шаттлах» и МКС. Она позволит экипажу облачаться в скафандры и снимать их без риска занести в основной отсек лунную пыль. Также это позволит астронавтам, в случае проблем со скафандром у одного из них, вернуться в модуль, не прерывая «лунной прогулки» всего экипажа.

«Артемида» будет укомплектована мини-кухней, мини-туалетом и новой «стеклянной кабиной», обеспечивающей улучшенный обзор. Для спуска и подъема с лунной поверхности инженеры НАСА предлагают использовать современные криогенные двигатели – пока речь идет о четырех двигателях RL-10 на жидком кислороде и водороде для посадки и одном RL-10 для возвращения к «Ориону». Интересно, что первоначально агентство надеялось использовать двигательные установки на жидком кислороде и метане – чтобы в будущем, когда начнутся полеты на Марс, метан для модуля можно было добывать из атмосферы этой планеты. Однако технологии по переработке метана из газообразного состояния в жидкое в условиях космоса пока еще находятся в зародыше, так что НАСА в итоге обратилось к варианту с RL-10.

Стоит отметить, что хотя тендер на создание лунного модуля еще не объявлен и когда это случится, непонятно, и «Локхид Мартин», и «Нортроп Грумман» уже думают над собственными проектами «Артемиды». Команды, участвовавшие в тендере по «Ориону», рассматривают и изучают различные технологии по созданию лунного модуля для НАСА.

Пока планы американского аэрокосмического агентства по реализации лунной программы достаточно расплывчаты. Во всяком случае, официальные представители НАСА говорят только о примерных сроках ее выполнения. Так, в течение 2006-2007 гг. агентство намерено завершить выработку программы, после чего начнется подготовка к испытаниям разработанных систем. В частности, в 2009 г. вместе с запуском «Ареса-1» планируется выведение на суборбиту макета «Ориона». Не позднее 2012 г. «Орион» должен быть испытан в беспилотном варианте на околоземной орбите, а в 2014 г. стартует первая пилотируемая миссия. На 2015-2018 гг. НАСА планирует серию беспилотных полетов лунного модуля, с 2016 г. – первые облеты Луны в пилотируемом варианте, а в декабре 2019 г. – высадку астронавтов на лунную поверхность.

Впрочем, американским журналистам удалось выяснить еще более конкретные вехи программы. Говорить, что НАСА удастся придерживаться их вплоть до 2020 г., пока еще рано. Тем не менее, по предварительным планам агентства, программа будет развиваться следующим образом.

Весной 2009 г. начнутся испытания легкого носителя с первой ступенью пока только из четырех сегментов и неактивным пятым сегментом в качестве верхней ступени. Полет рассчитан на 2 мин и завершится приводнением в Атлантическом океане. Заодно будет испытана парашютная система «Ареса-1». Далее, на май 2009 г., запланирован запуск носителя с испытанием системы аварийного спасения. «Локхид Мартин», будучи главным подрядчиком по «Ориону», поручила разработку САС компании «Орбитал Сайенсиз» (Orbital Sciences) из Далласа и уже подписала с ней предварительный контракт стоимостью около 250 млн долл. сроком на пять лет. Всего же, по предварительным оценкам, в ближайшие 12 лет «Орбитал Сайенсиз» получит за создание этой системы примерно 450- 500 млн долл. Серия испытаний ракеты с системой аварийного спасения, но уже в разных вариантах полета, намечена на период до 2011 г. включительно.

Первый старт эксплутационного варианта «Ареса-1» с пятисегментной первой ступенью и верхней ступенью с двигателем J-2X запланирован на сентябрь 2012 г. Носитель выведет на суборбиту макет «Ориона». А спустя год, в сентябре 2013-го, «Арес-1» доставит «Орион» уже на околоземную орбиту. Корабль без экипажа на борту будет выведен на орбиту с тем же наклонением, что и МКС, и проведет в космосе около двух недель. Его преемник, «Орион» с порядковым №4, также станет беспилотным, но в июне 2014 г. приблизится к космической станции, хотя и не состыкуется с ней. Однако уже в сентябре 2014 г. к МКС отправится первый «Орион» с экипажем на борту. Правда, пока его экипаж будет состоять только из двух астронавтов. Тогда же пройдут испытания возможности внекорабельной деятельности с борта «Ориона».

На декабрь 2014 г. запланирован полет транспортного «Ориона-6» с длительностью полета 90 суток. А в мае 2015 г. состоится первая эксплутационная миссия «Ориона» к МКС длительностью 180 суток. «Орион-7», вместе с тем, станет первым кораблем с экипажем из трех человек. Следующие два корабля, «Орион-8» и «Орион-9», стартуют к станции соответственно в мае и июле 2015 г. с 30-дневными миссиями по доставке грузов. В сентябре 2015 г. «Орион-10» отправится на МКС на смену «Ориона-7» и вновь с командой из трех человек, а в декабре того же года «Орион-11» повторит 30-дневную «грузовую» миссию.

И, наконец, после «Ориона-11» НАСА приступит к летным испытаниям по лунной программе. В июне 2018 г. агентство намерено провести первый пуск тяжелой ракеты-носителя: она стартует с полноценной основной ступенью, но весовым макетом разгонной ступени. Спустя год пройдут испытания ракеты «Арес-5» в полноценной конфигурации с первым лунным модулем. Разгонная ступень носителя и «Артемида» состыкуются с «Орионом-12», на борту которого будут уже четыре члена экипажа. После этого корабль отправится к Луне, выйдет на ее орбиту, беспилотный лунный модуль отделится от «Ориона» и совершит посадку на лунную поверхность. Тем временем, в течение недели астронавты будут продолжать облет Селены. Астронавтам предстоит продемонстрировать не только систему стыковки и дистанционного управления лунным модулем, но и способности «Ориона» к автономному полету.

Сам же полет «Ориона-12» рассчитан на 21 день. Как говорят в НАСА, это будет, по сути, генеральная репетиция полноценной лунной миссии. «Орион-12» во многом повторит полет «Аполлона-10», и станет первым пилотируемым полетом к Луне начиная с 1972 г. Вскоре после него, в декабре 2019 г., в модуле «Артемида-3» на Селену высадятся три астронавта «Ориона-13». Четвертый член экипажа, правда, останется на орбите, в «Орионе» (видимо, так НАСА «подстрахует» свое возвращение на Луну). На июнь 2020 г. запланирован еще один полет на Луну, но цель этой миссии пока не уточняется. С этого момента, похоже, полеты на естественный спутник Земли станут регулярными.

Впрочем, планы НАСА после 2020 г. еще неизвестны и не проработаны. Однако и в планах агентства до 2020 г. эксперты обнаружили одну интересную деталь. Так, после миссии «Ориона-11» в 2016 г. полетов «Орионов» к МКС не предусмотрено. Т.е., либо США полностью выйдут из проекта МКС, либо будут участвовать в эксплуатации станции только за счет других пилотируемых и грузовых систем. Последнее – маловероятно, т.к. после создания «Ориона» от услуг партнеров по МКС (в частности России) НАСА скорее всего откажется, а создавать транспортную систему специально для станции вряд ли станет.

Весна 2009 г. – первый испытательный старт РН «Арес-1» с четырехсегментной первой ступенью и макетом второй ступени

Май 2009 г. – запуск РН «Арес-1» с испытанием системы аварийного спасения

Сентябрь 2012 г. – первый запуск эксплутационного варианта РН «Арес-1» с пятисегментной первой ступенью и верхней ступенью с двигателем J-2X с выводом макета КК «Орион» на суборбиту

Сентябрь 2013 г. – первый запуск на околоземную орбиту беспилотного КК «Орион-3»

Июнь 2014 г. – старт РН «Арес-1» с беспилотным КК «Орион-4», который впервые приблизится к МКС

Сентябрь 2014 г. – первый запуск пилотируемого КК «Орион-5» с экипажем из двух человек

Декабрь 2014 г. – запуск транспортного КК «Орион-6» с длительностью полета 90 суток Май 2015 г. – первая миссия КК «Орион-7» с экипажем из трех человек к МКС длительностью 180 суток. Первая 30-дневная грузовая миссия к МКС КК «Орион-8»

Июль 2015 г. – старт к МКС грузового КК «Орион-9»

Сентябрь 2015 г. – «0рион-10» доставит на МКС новый экипаж из трех человек и сменит в составе станции «Орион-7»

Декабрь 2015 г. – старт к МКС грузового КК «Орион-11»

Июнь 2018 г. – первый запуск РН «Арес-5» с макетом разгонной ступени

Лето 2019 г. – старт РН «Арес-5» с первым лунным модулем. «Артемида» состыкуется с КК «Орион-12», на борту которого будут четыре члена экипажа, отправится к Луне и выйдет на ее орбиту. Беспилотный лунный модуль отделится от «Ориона» и совершит посадку на Луну

Декабрь 2019 г. – первая высадка на поверхность Луны в модуле «Артемида-3» трех астронавтов, прибывших на КК «Орион-13» Июнь 2020 г. – второй полет на Луну