С начала XXI века американское космическое агентство дважды радикально меняло свой курс. С 2004 года по инициативе президента Джорджа Буша мл. агентство разрабатывало программу возвращения на Луну, которая называлась «Созвездие» (Constellation). В 2010 году новый президент США Барак Обама закрыл программу, вместо нее предложив «гибкий путь». Согласно этому плану, приоритетной целью НАСА стала организация экспедиции на Марс в 2030-х годах. А в 2020-х агентство должно было осуществить пилотируемый полет на один из околоземных астероидов. Особых успехов в реализации «гибкого пути» добиться не удалось: марсианская экспедиция оказалась за пределами технических возможностей агентства и сдвинулась на 2040-е годы, а полет к астероиду свелся к полету на орбиту Луны, куда роботизированный аппарат должен был заранее доставить обломок с астероида. Ни научного, ни большого инженерного смысла у такой миссии не было.

Еще до отказа от «гибкого пути» НАСА задумалось о постройке посещаемой пилотируемой станции в окололунном пространстве. Идея высадки на Луну всячески отвергалась представителями агентства как не соответствующая ключевой цели (т. е. полету на Марс), но станция рассматривалась как место тренировки астронавтов для будущих межпланетных полетов.

Наконец, в 2017 году уже «трамповское» руководство НАСА объявило о возвращении астронавтов на Луну. Формально полет на Марс остался в планах агентства, но он находится за горизонтом планирования. Пока же НАСА хочет построить посещаемую станцию на орбите Луны LOP-G и запускать исследовательские экспедиции на поверхность спутника. О постройке базы на поверхности пока речь не идет.

Сейчас американское космическое агентство ведет проработку и детализацию программы по возвращению людей на Луну. 29 ноября 2018 года НАСА выбрало девять компаний, которые будут доставлять на поверхность Луны научные приборы и другую полезную нагрузку для агентства по программе CLSP (Commercial Lunar Payload Services, Коммерческая доставка грузов на Луну). В список вошел промышленный гигант Lockheed Martin, а также маленькие стартапы: Astrobotic, Moon Express, Draper, Firefly, Intuitive Machines, Masten Space Systems, Orbit Beyond. Первая миссия по этой программе запланирована на конец следующего года.

В феврале 2019 года НАСА выбрало 12 приборов для доставки их на Луну в рамках CLPS. Разработкой приборов займутся организации, входящие в структуру НАСА, включая Исследовательские центры им. Эймса, Гленна, Годдарда, Джонсона и Маршала. Приборы, которые будут запущены на первой миссии, НАСА выберет в конце этого года.

В основном приборы, разрабатываемые НАСА, так или иначе связаны с будущими пилотируемыми экспедициями. Один из них, Linear Energy Transfer Spectrometer (Спектрометр с линейной передачей энергии), будет изучать радиационную обстановку на поверхности Луны. Масс-спектрометр с ионной ловушкой будет изучать пыль и летучие частицы в экзосфере Луны. Также разрабатывается магнитометр для измерения магнитного поля и инструмент для низкочастотных радиоизмерений.

Три инструмента изучат возможность использования лунных ресурсов. Ближне-инфракрасный спектрометр для изучения летучих веществ предназначен для определения химического состава пород на поверхности Луны. Нейронный спектрометр и продвинутая система измерений нейтронов должны будут зафиксировать следы водорода.

Еще три прибора (стереокамера, допплеровский измеритель, анализатор поверхности и экзосферы) предназначены для изучения эффектов, возникающих при снижении и посадке на Луну. Собранные данные пригодятся при разработке более тяжелых посадочных аппаратов.

Оставшиеся два прибора представляют собой технологические демонстраторы. Это фотоэлектрические преобразователи для построения долговременных солнечных электростанций, работающих на поверхности Луны, и навигационный маяк для наведения спутников и посадочных аппаратов.

Программа CLPS – это только первый шаг в лунной стратегии НАСА. В рамках программы NextSTEP-2 агентство разрабатывает лунную пилотируемую инфраструктуру с использованием сверхтяжелой ракеты SLS, корабля Orion и окололунной орбитальной станции LOP-G (или просто Gateway). Архитектура лунных посадочных миссий будет состоять из пяти элементов: орбитальный буксир, посадочный аппарат, взлетный аппарат, система дозаправки и лунный скафандр. Разработкой этой техники займутся частные партнеры НАСА на коммерческих условиях.

Работы по стыковке и дозаправке всех аппаратов будут проводиться на окололунной станции при помощи руки-манипулятора Canadarm3. Межорбитальный буксир будет отвечать за доставку связки посадочного и взлетного аппаратов с орбиты станции Gateway на низкую орбиту Луны. За мягкую посадку будет отвечать посадочный аппарат. Он является одноразовым, т. е. для каждой экспедиции на орбиту Луны потребуется доставлять новую платформу. Взлетный аппарат будет возвращаться к станции Gateway и дозаправляться там от кораблей снабжения. Аналогичным образом будет дозаправляться буксир.

Посадочный модуль НАСА планирует запустить к станции Gateway в 2024 году на коммерческой ракете-носителе. На 2024 год также запланирована миссия EM-3, т. е. первая экспедиция посещения станции Gateway. Под контролем астронавтов посадочный модуль самостоятельно спустится на низкую орбиту Луны и затем совершит мягкую посадку.

К 2026 году на станцию Gateway на коммерческих ракетах будут доставлены новых посадочный модуль и межорбитальный буксир. Взлетный модуль отправится к станции на ракете SLS вместе с кораблем Orion. На станции будет собран взлетно-посадочный комплекс, после чего состоится полная репетиция полета на поверхность Луны, но без людей на борту: межорбитальный буксир доставит взлетно-посадочный комплекс на низкую орбиту Луны, затем тот выполнит посадку на Луну и, наконец, взлетный модуль поднимется на орбиту спутника и затем вернется к станции Gateway.

Программа этой миссии также включает демонстрацию стыковки взлетного модуля с космической станцией при помощи манипулятора Canadarm3.

Наконец, в 2028 году должна состояться пилотируемая экспедиция на поверхность Луны. Она будет отличаться от предыдущего полета только наличием астронавтов в кабине взлетного модуля.

Согласно техническим требованиям НАСА, все элементы лунной пилотируемой инфраструктуры должны иметь массу не более 16 т (желательно – до 15 т). Максимально допустимый диаметр модулей составляет 6,3 м. Такая размерность позволит использовать для их запуска ракеты SLS Block 1B и New Glenn. Желательным, однако, является уменьшение диаметра до 4,6 м. В этом случае появится возможность использовать ракеты Delta IV Heavy, Atlas V и Vulcan компании ULA. Посадочный модуль должен быть готов к запуску в 2024 году (желательно – в 2023 году), причем до первого пилотируемого полета в 2028 году в его конструкцию нельзя будет вносить существенные изменения.

Система должна доставлять не менее 9 т (желательно 12 т) на поверхность Луны. Точность посадки – не менее 100 м (рекомендуется 50 м). Межорбитальный буксир должен доставлять 25 тонн полезной нагрузки с орбиты станции Gateway (близкая к прямолинейной гало-орбита) на 100-километровую круговую орбиту Луны, а затем возвращаться обратно. Предпочтительным топливом для него является криогенное, т. е. кислород-водород. Модуль должен быть готов в 2026 году, но рекомендуемый срок готовности для него – 2025 год.

Модуль дозаправки должен вмещать до 10 т топлива. Он должен быть готов к запуску в 2028 году (желательно – в 2026). На первом этапе модуль дозаправки не будет многоразовым. Взлетный модуль и межорбитальный буксир должны быть рассчитаны на 10 экспедиций.

В программе по разработке элементов лунной инфраструктуры могут участвовать американские компании. Одна компания может подать заявку на разработку различных элементов. На первом этапе стоимость контрактов составит от $300 тысяч до $9 млн, и основная часть этих денег пойдет на проработку концепций посадочного модуля, который должен быть запущен первым.

Система Starship, которую разрабатывает компания SpaceX, а также одноступенчатая лунная посадочная платформа, которую в 2018 году представила компания Lockheed Martin, не подходят под требования этой программы.

Ссылка: nasaspaceflight.com

Обсудить