Еволюція чи революція ?

СВІТ
03.07.2023, 09:35
Еволюція чи революція ?

Технічні подібності та відмінності програм Apollo і Artemis

Наприкінці 2022 року NASA запустила Artemis I — місію, покликану закласти наріжний камінь у фундамент повернення людей на Місяць. Зрозуміло, жодна розмова про нову місячну програму NASA зараз не ведеться без її порівняння з великим попередником. І оцінки часто радикально різняться. Хтось називає Artemis банальним повторенням Apollo, інші впевнені, що це — новий щабель в історії космонавтики. У нашому матеріалі розберемо технічний бік: наскільки схожі або несхожі дві місячні програми з огляду на залучену техніку.

Ракета-носій

Для програми Apollo NASA використовувало ракету Saturn V. Цей носій усе ще найбільший за величиною, масою, потужністю і вантажністю з усіх, що коли-небудь успішно виводили вантажі на орбіту.

Дітище Вернера фон Брауна мало триступеневу конструкцію. Його перший ступінь використовував як паливо гас, а як окислювач — рідкий кисень. Другий і третій ступені працювали на киснево-водневій парі. Ракета могла вивести 141 тонну вантажу на низьку навколоземну орбіту (ННО) і 43,5 тонни на траєкторію польоту до Місяця.

Запуск ракети Saturn V з Космічного центру Кеннеді, Флорида, 14 травня 1973 року
Запуск ракети Saturn V з Космічного центру Кеннеді, Флорида, 14 травня 1973 року

Рекордна вантажність Saturn V дала змогу NASA відмовитися від схеми запуску Apollo з місячним модулем на різних ракетах з подальшим їхнім стикуванням на орбіті. Відтак вони попрямували до Місяця в єдиній зв’язці. Зворотний бік медалі полягав у досить значній ціні. З поправкою на інфляцію, вартість виготовлення і запуску однієї ракети становила близько $1,4 млрд.

А як щодо SLS? При її створенні NASA намагалося максимально пустити в дію компоненти, що залишилися після завершення програми Space Shuttle. Серед них твердопаливні прискорювачі, а також киснево-водневі двигуни RS-25. Це вплинуло на конструкцію ракети. Вона отримала пару твердопаливних прискорювачів, що являють собою модифіковану версію прискорювачів шатлів, і два ступені, що використовують водень як пальне і кисень як окислювач.

Одна з найпомітніших відмінностей SLS від Saturn V полягає в тому, що в майбутньому ракета буде модернізуватися з метою збільшення її вантажності. Якщо нинішня версія SLS здатна вивести 105 тонн вантажу на ННО і 27 тонн на траєкторію польоту до Місяця, то коли ракета отримає новий другий ступінь, NASA планує довести ці показники до 130 і 46 тонн відповідно.

Космічна ракета SLS на стартовому майданчику.
Космічна ракета SLS на стартовому майданчику.

Утім, SLS складно назвати наступною сходинкою в галузі ракетобудування, адже носій повністю одноразовий. Ба більше, навіть після модернізації його вантажності у кращому разі лише зрівняється з оригінальною Saturn V. І на все це накладається досить значна ціна. Наразі виготовлення і запуск одного екземпляра SLS оцінюють у $2,6 млрд. Звісно, у NASA розраховують знизити цей показник шляхом серійного виробництва носія в майбутньому. Але в будь-якому разі вже зараз очевидно, що SLS не вдасться перевершити Saturn V ані завдяки вищій вантажності, ані через меншу вартість. Отже, в цьому аспекті Artemis, скоріше, дійсно є повтором, а не еволюцією програми Apollo.

Космічний корабель

Астронавти, які літали до Місяця в 1960-1970-ті роки, використовували для цього корабель Apollo. Нове покоління астронавтів NASA полетить на Orion. Наскільки подібні ці кораблі?

Почнемо з того, що обидва вони мають схожу форму. Але Orion помітно більший і важчий за Apollo. Обсяг його внутрішнього простору майже вдвічі більший. І це цілком закономірно. Apollo був розрахований на екіпаж із трьох осіб, тоді як у межах місій за програмою Artemis до Місяця літатимуть чотири астронавти. При цьому конструкція Orion допускає розширення екіпажу до шести осіб.

Космічний апарат Apollo.
Космічний апарат Apollo.

Одна з важливих відмінностей між двома кораблями полягає в атмосфері. На Apollo вона складалася з чистого кисню, що свого часу призвело до трагедії, яка забрала життя астронавтів Еда Вайта, Гаса Гріссома і Роджера Чаффі. А ось усередині Orion уже підтримується стандартна азотно-киснева атмосфера.

З погляду побутових зручностей Orion вигідно відрізняється від Apollo не тільки більшим об’ємом внутрішнього простору, а й наявністю повноцінного туалету. Ще одна дуже важлива відмінність між двома космічними кораблями полягає у способі отримання енергії. На Apollo її виробляли паливні елементи, які споживали водень і кисень. Orion же живиться від сонячних батарей.

Космічний апарат Orion у космосі.
Космічний апарат Orion у космосі.

І нарешті, не можна не відзначити, що загалом Orion набагато більш високотехнологічний корабель. Зрозуміло, досить нерозумно порівнювати, у скільки сотень тисяч разів його бортовий комп’ютер потужніший, аніж у попередника. Значно важливіше те, що, на відміну від Apollo, Orion має повну автономність і здатен до самостійних польотів, що й було продемонстровано під час Artemis I. Крім того, NASA неодноразово заявляло, що має намір використовувати його не лише для місячних місій, а й для експедицій у дальній космос, до астероїдів і Марса.

Резюмуючи все вищесказане, доходимо висновку, що Orion можна справді назвати еволюцією Apollo. Безумовно, його конструктори тримали в голові образ великого попередника. Однак новий корабель отримав низку унікальних можливостей, яких не було у експедицій Apollo.

Місячний апарат

Наступний пункт нашого порівняння — місячний апарат, який буде використовуватися для доставлення людей і вантажів на поверхню супутника нашої планети.

Посадковий модуль Apollo значною мірою став воістину революційним пристроєм. Адже цей перший в історії літальний апарат, призначений для польотів на іншому небесному тілі, водночас був і найнадійнішим компонентом усього Apollo, як стало зрозуміло вже після завершення програми. Місячні модулі повністю виконали всі покладені на них завдання, а Apollo 13 блискуче впорався і з роллю рятувальної шлюпки.

Місячний модуль місії Apollo 16
Місячний модуль місії Apollo 16

Однак не варто забувати, що місії Apollo були короткочасними експедиціями відвідування — місячні модулі могли забезпечити перебування двох астронавтів на земному супутнику протягом 2-3 днів. Район їхньої посадки обмежувався екваторіальними широтами, а час — місцевим ранком, коли Сонце ще розташовувалося досить низько над горизонтом і не встигало сильно нагріти поверхню.

З технічної точки зору місії Artemis будуть набагато складнішими за польоти Apollo. Їхньою основною метою стане південний полярний регіон Місяця, що накладає низку додаткових вимог до апарата. Крім того, вони будуть набагато тривалішими. Перша посадкова місія Artemis III передбачає перебування двох астронавтів на Місяці протягом щонайменше тижня. Усе це вимагає використання принципово іншого спускового апарата, ніж ті, на яких літали учасники експедицій Apollo.

Щоб розв’язати проблему, NASA вдалося до підходу, раніше випробуваного при створенні космічних кораблів для доставлення людей і вантажів на МКС, і доручило це завдання приватникам. 2021 року компанія SpaceX отримала контракт на створення багаторазового місячного апарата, який буде залучений у перших місіях Artemis. Ним стане модифікована версія космічного корабля Starship (Starship HLS).

Концепт космічного корабля Starship Human Landing System
Концепт космічного корабля Starship Human Landing System
Фото:SpaceX

Порівняно з місячним модулем Apollo, Starship HLS буде справжнім гігантом. Його довжина становитиме 50 м, діаметр — 9 м. Апарат зможе доставити щонайменше 100 тонн вантажу на поверхню Місяця і забезпечить там людям довготривале перебування.

За це доведеться заплатити ціну у вигляді необхідності орбітального дозаправлення. Starship HLS буде окремо запускатися із Землі і потім дозаправлятися для подальшого польоту на Місяць за допомогою спеціальних танкерів на навколоземній орбіті. Це не найпростіша процедура. До того ж поки що невідомо, скільки саме дозаправлень знадобиться для однієї місячної місії. Але, якщо SpaceX вдасться впоратися з усіма технічними складнощами, йтиметься вже не про еволюцію, а про справжню революцію в справі доставлення вантажів на Місяць.

Утім, на той випадок, якщо завдання виявиться занадто складним або будівництво Starship HLS відбуватиметься зі значними затримками, NASA матиме підстрахування. Наразі аерокосмічне агентство проводить конкурс на створення другого спускового апарата для програми Artemis. Найімовірнішим переможцем вважається заявка Blue Origin. Її точних технічних параметрів поки що не розкривають, але очевидно, що вона не сильно відрізнятиметься від попередньої заявки, яка програла Starship HLS у першому конкурсі. Тоді Blue Origin пропонувала побудувати більш традиційний апарат, який нагадував збільшену версію місячного модуля Apollo.

Концепт місячного модуля від Blue Origin і Dynetics
Концепт місячного модуля від Blue Origin і Dynetics
Фото:Dynetics

Тобто, якщо говорити про місячний модуль програми Artemis, найімовірніше, ми отримаємо як еволюційний, так і революційний підхід. Який із них виявиться продуктивнішим, покаже лише час.

Скафандри і ровер

Ще один важливий аспект програми Artemis — це скафандри та обладнання, яке буде залучене в місячних місіях, зокрема ровер для переміщення астронавтів.

Скафандр від Axiom Space.
Скафандр від Axiom Space.
Фото:Axiom Space

Як і у випадку з місячним апаратом, вирішивши не займатися самостійно цими компонентами, NASA віддало їх на відкуп приватним компаніям. Так, контракт на створення нового місячного скафандра отримала компанія Axiom. У березні 2023 року вона провела презентацію його прототипу.

За твердженням Axiom, її скафандр забезпечить більшу гнучкість, кращий захист від впливу навколишнього середовища порівняно зі скафандрами епохи Apollo, а також можливість розміщення спеціалізованих інструментів, необхідних для здійснення всіх запланованих програмою наукових досліджень. Розробники костюма зробили особливий наголос на тому, що експедиції Artemis здійснюватимуть посадку на південному полюсі Місяця. Тому вбрання астронавтів має дозволити їм працювати в умовах досить значних температурних перепадів. Конструктори скафандра постаралися врахувати досвід експедицій Apollo, які свого часу чимало намучилися з очищенням костюмів від місячного пилу.

Крім того, нові скафандри задумувались як універсальні. Ними зможуть користуватися як чоловіки, так і жінки (всі учасники експедицій Apollo були чоловіками).

Експедиція NASA D-RATS
Експедиція NASA D-RATS
Фото:NASA

Що стосується засобів пересування для астронавтів Artemis, наразі над їхнім створенням працюють одразу три команди, що складаються з представників різних американських компаній. Подробиці їхніх проєктів досі тримають у таємниці, але зрозуміло, що місячні автомобілі наступного покоління помітно відрізнятимуться від роверів епохи Apollo. Ті, наприклад, живилися від акумулятора без підзарядки. Нові місячні автомобілі отримають як можливість підзарядитися, так і сучасну навігаційну систему, яка дасть змогу астронавтам орієнтуватися в умовах складного рельєфу південного полюса. Ще одним очікуваним нововведенням мають стати фари. Вони використовуватимуться для поїздок вічно затіненими ділянками на дні полярних кратерів.

***

Яких же висновків можна дійти після всього сказаного вище? Порівнюючи програми Apollo і Artemis, некоректно буде стверджувати, що друга є лише простим повтором або логічним продовженням першої, або ж, навпаки, якоюсь революцією в справі освоєння Місяця. Нескладно помітити, що залежно від розглянутого аспекту, можемо знайти будь-який з перерахованих підходів. Так, та ж ракета SLS явно скидається на спробу відтворити Saturn V у XXI столітті. З огляду на поточні тенденції світового ракетобудування, це надає їй імідж такого собі “динозавра” з минулого.

З другого боку, в більшості інших аспектів Artemis передбачає розвиток техніки та інструментів, які колись послужили добру службу астронавтам Apollo. А той самий Lunar HLS цілком тягне на революцію в доставленні людей і вантажів на Місяць. Тож, говорячи про Artemis, слід розуміти, що в ній усього потроху — від повторення добре забутого старого і до наміру створити щось принципово нове.

Автор : MaxPolyakov.space
Читайте також:
Історія
Епоха сприйняття у глобальному світі
06 липня, 16:38
Світ
NASA запевняє, що екіпаж перебуває в безпеці та має достатньо ресурсів на борту МКС
02 липня, 16:01
Новини
Як Пентагон залучає приватні компанії до роботи на обороноздатність США
29 червня, 14:29
Світ
Дослідники NASA вчетверте перенесли дату повернення космічного корабля Boeing Starliner на Землю
24 червня, 11:31
Історія
Українці у проєкті першої орбітальної станції
11 червня, 16:57