Миссия «Луна»: Рутинная работа

Подходит к концу героическая эпоха космических челноков, и все острее становится необходимость разработать новый обитаемый космический корабль – такой, который в течение ближайших десятилетий в полной сохранности будет доставлять нас на лунную поверхность, а потом возвращать домой.

Высота над планетой — 300 км. Четырехместный космический корабль подвешен между изогнутым дугой голубым горизонтом и усыпанным звездами космическим мраком. Мы медленно плывем на низкой околоземной орбите. Идет 2020 год, и мы присутствуем при вполне рутинной процедуре. Вдруг из кормы нашего корабля вырывается столб пламени — начинается маневр, который люди уже давно не совершали — эта попытка не повторялась ни разу при жизни большинства пребывающих сейчас на Земле людей. Рывок вперед, и корабль сходит с наезженной орбиты. Еще пять минут — и на скорости 40 000 км/ч корабль рвет гравитационные узы, соединяющие его с Землей, и устремляется в космический мрак.

Потребовалось 50 лет, чтобы пилоты прошлого века прошли путь от романтических шарфов и очков-консервов до первых отпечатков ботинок в пыли Моря Спокойствия. Чтобы вернуться на Луну, нам потребуется еще полвека. Корабль, который снова понесет к ней людей, представляет собой основу честолюбивого проекта, цель которого гораздо шире и значительнее, чем просто символические флажки, оставленные на Луне нашими предшественниками. Программа Constellation, запущенная агентством NASA для дальнейшего освоения космоса, должна привести к созданию долгосрочного форпоста на лунной поверхности — базы для экспедиции на Марс.

В 1992 году, когда прошел первое крещение Endeavour, пятый и последний космический челнок, в NASA приступили к обдумыванию нового поколения обитаемых космических кораблей. В 1996 году агентство выбрало компанию Lockheed Martin для разработки одноступенчатого орбитального космолета Х-33. Пять лет спустя технические сложности заставили отказаться от этого проекта. Тогда NASA перешло к менее претенциозному плану, названному «Орбитальный космический самолет» (OSP). Тем временем вторая катастрофа, случившаяся с космическим челноком, гибель корабля Columbia в 2003 году, подтолкнула агентство к полному переосмыслению стратегической программы. Так возникла новая концепция — «Пилотируемый исследовательский аппарат» (CEV).

В сентябре 2005 года, перебрав весь пакет первоначальных предложений, NASA огласило основной список конструктивных параметров. Публика, пристально следящая за развитием событий, была разочарована. Предложение компании Lockheed Martin, проект элегантного космического самолета, построенного по последнему слову техники, — все это было отброшено. Новый космический корабль было решено строить, используя только хорошо обкатанные технологии. Короткая и толстая капсула, напоминающая банку из-под тушенки, которую NASA выставило для всеобщего обозрения, на первый взгляд выглядела копией корабля Apollo из далеких 1960-х. Даже ракета-носитель компоновалась на базе элементов от нынешнего челнока и бустеров Saturn эпохи первых лунных полетов.

Полагаясь на уже существующие технические решения, разработчики стремились сократить срок между списанием последнего челнока в 2010 году и организацией следующей пилотируемой экспедиции. Это решение вызвало горячую дискуссию в аэрокосмическом сообществе. «Похоже, NASA решило, что если проект Apollo прошел без сбоев, то нужно просто воспроизвести его заново», — говорит Чарльз Лурио, консультант по космическим вопросам из Бостона. Берт Рутан, главный конструктор корабля SpaceShipOne, сравнил новый CEV с ископаемой окаменелостью. «Для того чтобы добраться до Марса и лун Сатурна, надо делать ставку на прорыв в технической области. Если же мы пойдем по пути, предложенному NASA, то не узнаем ничего нового».

С другой стороны, Скотт Хоровиц, заместитель администратора подразделения пилотируемых систем NASA, отстаивает позицию агентства. «Мы должны попытаться сделать хоть что-то толковое в рамках имеющихся ограничений — и по условиям, и по деньгам, и по срокам».

В результате, как формулирует директор NASA Майкл Гриффин, получится «тот же Apollo, но раскормленный на стероидах». Аппарат Orion (новый CEV) будет иметь такую же коническую форму, как и Apollo. Правда, диаметр у него будет в полтора раза больше (около 5 м), а обитаемое внутреннее пространство более чем удвоится (10 м3). Таким образом, он сможет доставить шестерых астронавтов до орбитальной станции или четверых прямо до Луны.

Зато Orion продемонстрирует несколько новых фокусов — таких, как автоматическая стыковка без участия человека или способность автономного нахождения на лунной орбите в течение полугода. Вся бортовая электроника многократно дублирована (за основу взята авионика Boeing 787) и, даже несмотря на два одновременных отказа, сможет доставить аппарат на Землю. Планируется, что все электронное оборудование будет построено в концепции «открытой архитектуры», а это значит, что все его сегменты будет легко модернизировать и модифицировать.

Те или иные подробности касательно новой концепции CEV уже в течение года по каплям просачиваются в СМИ, хотя настоящая конструкторская работа только начинается. «Мы пытаемся охватить в своем сознании все возможные последствия принимаемых сейчас решений, — говорит Билл Джонс, ведущий инженер проекта Orion в компании Lockheed Martin. — Я ночами не сплю, пытаясь связать воедино все аспекты проблемы».

Попробуем взглянуть как бы изнутри на самые серьезные вопросы, встающие перед разработчиками проекта Orion.

Система аварийного спасения

У астронавтов, летавших на космических челноках, не оставалось практически никаких шансов покинуть свой корабль в случае катастрофы. В момент старта они в буквальном смысле «ставили свою жизнь на кон». Orion будет установлен над ракетой-носителем, то есть в случае чего его хотя бы не завалит обломками. Возвращение к «вертикальной последовательной компоновке» позволит также реализовать систему аварийного спасения (LAS), когда в случае неприятностей вся капсула экипажа отстреливается и катапультируется на безопасное расстояние. По мнению агентства, одна только эта система сделает Orion в 10 раз безопаснее космического челнока.

Система LAS, натянутая подобно перчатке поверх капсулы экипажа, ориентирована на помощь в двух самых критических моментах — при отрыве от стартовой площадки и в точке «максимального Q», то есть в момент наибольшего аэродинамического сопротивления, который наступает примерно через минуту после старта на скорости в 2 Маха и на высоте примерно в 20 км.

В основе системы спасения лежит аварийный двигатель. При возникновении проблемной ситуации этот твердотопливный реактивный тягач с четырьмя соплами, размещенными в самом носу и направленными вниз и в стороны, автоматически включится. Он будет работать всего две секунды, но разовьет тягу в 225 тонн — больше, чем ракета-носитель Atlas, которая когда-то выбросила на орбиту Джона Гленна. В случае, если авария произойдет прямо на старте, этот короткий рывок с ускорением 15g сорвет Orion с верхушки всей конструкции, вынесет за пределы огненного ада (если взорвется носитель) и разгонит до скорости 1000 км/ч, подбросив на высоту 2 км. Тем временем восемь маневровых двигателей с помощью пары маленьких аэродинамических рулей отгонят Orion к востоку от мыса Канаверал прямо в открытый океан за 1,5 км от берега. На высоте 1200 м раскроются парашюты, и с их поддержкой аппарат мягко плюхнется в воду рядом с ожидающими наготове спасательными катерами.