57-я годовщина Apollo 11: вспоминаем, как человечество покорило Луну

20 июля 1969 года мир замер на несколько часов. Трансляцию с поверхности другого небесного тела в прямом эфире наблюдали около 650 млн зрителей — каждый пятый житель планеты на тот момент. Событие, которое начиналось как кульминация ожесточенной геополитической гонки времен Холодной войны, в конце концов переросло в общий триумф всего человечества. Первые шаги Нила Армстронга и Базза Олдрина у Моря Спокойствия (Mare Tranquillitatis) навсегда изменили представления о границах человеческих возможностей и открыли новую эпоху в освоении космоса.

Сегодня, спустя 57 лет после этого исторического события, мы оцениваем наследие программы Apollo не только сквозь призму ностальгии, но и как фундаментальную основу для внеземных миссий будущего. Уникальный инженерный опыт, методики подготовки экипажей и колоссальный массив научных данных, собранных во время первых лунных миссий, проложили прямой путь к современной и гораздо более амбициозной программе NASA — Artemis, имеющей целью вернуть человечество на Луну, но теперь уже на долгосрочной основе.

В объятиях Моря Спокойствия: подготовка и драматизм Apollo 11

Прокладка маршрута к Луне происходила в строгой последовательности промежуточных этапов, на каждом из которых новая космическая миссия решала отдельную критическую задачу. Программа началась с пилотируемого испытания командного модуля на околоземной орбите в ходе миссии Apollo 7 в октябре 1968 года. Уже в декабре того же года экипаж Apollo 8 совершил исторический первый полет на орбиту Луны, выполнил 10 витков вокруг земного спутника, подтвердив точность навигационных расчетов в глубоком космосе.

Следующими двумя шагами стали испытания лунного модуля (Lunar Module, LM). В марте 1969 года Apollo 9 протестировал этот двухступенчатый аппарат на околоземной орбите, успешно проверив системы стыковки и жизнеобеспечения. В том же году, в мае, миссия Apollo 10 осуществила полную генеральную репетицию в окрестностях Луны: аппарат Snoopy сблизился с поверхностью на расстояние всего 15,6 км, отработав абсолютно все этапы посадки, разве что непосредственно не касался лунного грунта.

Техническим сердцем всей программы стала ракета-носитель сверхтяжелого класса Saturn V, созданная под руководством Вернера фон Брауна (разработчика первых в мире управляемых баллистических ракет — V-2). Saturn V была настоящим гигантом: ракета-носитель достигала 111 м в высоту, имела стартовую массу 2970 тонн и на момент своего запуска считалась самой мощной в истории. Первая ее ступень оснащалась пятью двигателями F-1, которые сжигали керосин и жидкий кислород, развивая суммарную тягу в 34,5 млн ньютонов.

16 июля 1969 года Saturn V оторвался от стартовой площадки LC-39A. На борту корабля Apollo был экипаж в составе командира Нила Армстронга, пилота лунного модуля (LM) Базза Олдрина и пилота командно-служебного модуля (CSM) Майкла Коллинза. Космический корабль Apollo состоял из двух основных частей: командно-служебного модуля Columbia, который обеспечивал жизнедеятельность на пути к Луне и обратно, а также лунного модуля Eagle, предназначенного исключительно для посадки двух астронавтов и последующего взлета с Луны.

20 июля, когда Eagle начал заключительный этап снижения, напряжение в Центре управления полетами в техасском Хьюстоне достигло пика. На высоте около 18 км бортовой компьютер лунного модуля начал выдавать последовательные тревожные сигналы с кодами 1202 и 1201. Эти ошибки указывали на критическую перегрузку процессора, который из-за сбоя в настройках бортового радара встречного сближения (Rendezvous Radar) получал слишком много лишних запросов и не успевал обрабатывать навигационные задачи в режиме реального времени.

Ключевое решение принял 26-летний инженер по навигации Стив Бейлз: он быстро проанализировал характер ошибок и приказал продолжать снижение, поскольку компьютер успешно игнорировал второстепенные задачи, сосредоточившись в первую очередь именно на управлении двигателем. Однако на этом проблемы не закончились. На высоте около 100–150 м Армстронг взглянул в иллюминатор и понял, что автоматическая система ведет корабль прямо в кратер (West Crater), заваленный огромными скалистыми обломками размером с автомобиль. Это создавало угрозу того, что LM Eagle мог получить критические повреждения при посадке, что исключило бы возможность дальнейшего подъема.

Командир мгновенно перешел на полуавтоматическое управление, изменил угол наклона модуля и направил его мимо опасной зоны в поисках ровной площадки. Маневр требовал дополнительного времени и топлива, запасы которого в посадочной ступени были рассчитаны с минимальным резервом. Ситуация стала критической, когда на пульте загорелся индикатор низкого уровня топлива, что означало запуск финального обратного отсчета.

Хьюстон объявил, что до достижения предела безопасного запаса топлива осталось всего 60 секунд. Армстронг максимально осторожно поддерживал вертикальную скорость, борясь с полностью закрывающими обзор облаками лунной пыли, которые поднимала реактивная струя двигателя. Посадочные опоры коснулись лунного реголита в точке с координатами 0,67° с. ш. и 23,47° в. д., когда в баках осталось топлива лишь на 25 секунд работы двигательных систем корабля.

В 20:17:40 UTC с расстояния 380 000 км поступило историческое сообщение: «Хьюстон, это База Спокойствия. Eagle совершил посадку». Спустя шесть часов после этого Нил Армстронг сделал первый шаг по поверхности Луны. Надежная работа систем жизнеобеспечения на тот момент полностью зависела от индивидуальных скафандров типа A7L, разработанных компанией ILC Dover в сотрудничестве с Hamilton Standard.

Скафандр A7L имел сложную 21-слойную структуру, в которой каждый элемент выполняет защитную или регулирующую функцию. Непосредственно к телу астронавта прилегало сетчатое белье с водяным охлаждением, в котором вода циркулировала по трубкам общей длиной более 80 м, эффективно отводя тепло от кожи во время физических нагрузок. Внешние слои из алюминизированного майлара и специальных тканей защищали от космического вакуума, микрометеоритов и экстремальных температур, которые за 2,5 часа пребывания экипажа снаружи колебались от -150°C в тени до +120°C на солнце. 

Миссия Apollo 11 доказала принципиальную возможность доставки людей на Луну и их безопасного возвращения на Землю, однако лунная программа на этом не закончилась. Ее новые экспедиции преследовали гораздо более широкие научные цели.

Дальнейшие шаги: эра великих научных открытий Apollo

Уже в ноябре 1969 года экипаж Apollo 12 в составе Пита Конрада и Алана Бина продемонстрировал возможности сверхточной посадки. Они посадили свой лунный модуль Intrepid всего в 160 м от автоматического аппарата Surveyor 3, который работал на Луне с 1967 года.

Астронавты демонтировали с Surveyor 3 телевизионную камеру и кабели, чтобы доставить их на Землю для изучения долгосрочного воздействия жесткой космической радиации и вакуума на земные материалы. Кроме того, они развернули первый полный комплект научных приборов (Apollo Lunar Surface Experiments Package, ALSEP), предназначенный для передачи геофизических данных в режиме реального времени.

Запуск Apollo 13 в апреле 1970 года едва не привел к трагедии, однако в итоге навсегда оставил в памяти настоящий космический подвиг членов экипажа миссии. По пути к Луне из-за взрыва кислородного бака №2 в служебном модуле корабль лишился энергоснабжения и запасов кислорода. Экипаж воспользовался лунным модулем Aquarius в качестве спасательной шлюпки и совершил облет Луны по траектории свободного возвращения. В конце концов, благодаря титаническим усилиям инженеров на Земле, аппарат с пассажирами удачно приводнился в Тихом океане.

В феврале 1971 года миссия Apollo 14 под руководством ветерана Алана Шепарда успешно высадилась на сложной холмистой местности Фра Мауро (Fra Mauro). Капитан вместе с Эдгаром Митчеллом принялись перевозить инструменты и образцы почвы на специальной двухколесной тележке (Modular Equipment Transporter, MET). Именно в ходе этой экспедиции Шепард произвел свой знаменитый удар по мячу для гольфа, продемонстрировав поведение предметов в условиях слабой лунной гравитации, составляющей всего 1/6 от земной.

Apollo 15 (состоявшаяся в июле 1971 года) положила начало серии так называемых J-миссий. Они предполагали более длительное пребывание на поверхности спутника (теперь до трех суток) и существенное расширение радиуса исследований благодаря использованию двухместного лунного автомобиля (Lunar Roving Vehicle, LRV). Дэвид Скотт и Джеймс Ирвин стали первыми водителями на ином небесном теле.

Лунный ровер на Земле весил 210 кг, но благодаря слабой гравитации его вес на Луне составлял всего 35 кг. LRV был оснащен четырьмя независимыми электродвигателями мощностью 0,25 лошадиной силы каждый. Используя лунный ровер, экипаж преодолел в общей сложности 27,8 км. Астронавты исследовали каньон Борозда Хэдли, где обнаружили уникальный фрагмент одного из древнейших известных образцов первичной лунной коры — анортозит возрастом около 4,1 млрд лет, который назвали Камнем Бытия (Genesis Rock).

В апреле 1972 года Apollo 16 с экипажем LM в составе Джона Янга и Чарльза Дьюка совершила посадку в горном районе Декарт. Целью миссии было изучение предположений о вулканическом происхождении лунных возвышенностей. Астронавты собрали 95,8 кг образцов, которые впоследствии опровергли первоначальную гипотезу, доказав, что рельеф этой зоны сформировался преимущественно в результате мощных метеоритных ударов.

Финальным аккордом лунной программы стал полет Apollo 17 в декабре 1972 года. В состав экипажа впервые вошел профессиональный ученый — геолог Харрисон Шмитт, который проводил исследования вместе с командиром Юджином Сернаном в долине Таурус-Литтров (Taurus–Littrow). Их пребывание на Луне длилось рекордные 75 часов, из которых 22 часа астронавты провели вне лунного модуля.

Профессиональный взгляд Шмитта позволил обнаружить уникальный оранжевый грунт, который оказался мелкими шариками вулканического стекла, образовавшимися во время извержения более 3,6 млрд лет назад. Экипаж Apollo 17 собрал и доставил на Землю 110,5 кг образцов пород — самый большой объем за всю историю программы.

Всего в ходе шести успешных высадок на поверхности Луны побывали 12 астронавтов NASA. Они оставили там более 50 научных приборов, которые передавали данные о лунной сейсмоактивности, магнитном поле и составе лунной экзосферы вплоть до сентября 1977 года. Доставленные на Землю 382 кг лунного реголита и горных пород до сих пор остаются бесценным ресурсом для планетологов со всего мира.

Путь к Артемиде: новая философия присутствия на Луне

Спустя более полувека после завершения программы Apollo человечество возвращается на Луну с принципиально иной философией. Новая лунная программа NASA, названная в честь сестры-близнеца Аполлона — Артемиды (NASA Artemis), ставит перед собой задачу не просто совершить краткосрочные визиты для сбора новых образцов лунного реголита, но и создать инфраструктуру для долгосрочного и устойчивого присутствия человека на Луне и в окололунном пространстве.

Если программа Apollo была технологическим спринтом двух сверхдержав, то Artemis — это глобальный международный марафон с участием Европейского космического агентства (ESA), космических администраций Японии, Канады и целого ряда частных аэрокосмических компаний.

Технологическая архитектура программы NASA Artemis опирается на три ключевых элемента: 

• Сверхтяжелую ракету-носитель Space Launch System (SLS), которая в базовой конфигурации развивает бóльшую стартовую тягу, чем легендарная Saturn V (39 млн ньютонов по сравнению с 34,5 млн ньютонов).
• Пилотируемый космический корабль Orion, способный обеспечивать жизнедеятельность четырех человек экипажа в глубоком космосе. 
• Первоначальная архитектура Artemis предусматривала также строительство окололунной станции Gateway, которая должна была стать главным пересадочным и научным хабом для межпланетных экспедиций. Однако в 2026 году NASA пересмотрело программу и отказалось от реализации Gateway в том виде, в котором она была запланирована, сделав ставку на прямые рейсы и коммерческие системы посадки. 

В отличие от экваториальных равнин, где садились корабли серии Apollo, главной целью программы Artemis выбран южный полюс Луны. Этот регион привлекает внимание ученых наличием кратеров вечной тени, куда солнечный свет не попадал миллиарды лет. Температура там опускается до экстремальных -246°C, что позволило сохранить обширные залежи водяного льда в его первоначальном состоянии.

Добыча этого льда имеет ключевое значение для концепции устойчивого освоения космоса и использования лунных ресурсов на месте (In-Situ Resource Utilization). Расщепляя воду на водород и кислород, будущие колонисты смогут получать не только питьевую воду и кислород для дыхания, но и жидкое ракетное топливо для заправки космических кораблей. Потенциально это позволит превратить Луну в заправочную станцию для экспедиций вглубь Солнечной системы, в частности для будущих пилотируемых полетов на Марс.

Программа уже преодолела важные этапы. В конце 2022 года беспилотная миссия Artemis I подтвердила надежность системы SLS. Следующим большим триумфом стал успешный запуск пилотируемой миссии Artemis II, который состоялся 1 апреля 2026 года. Экипаж в составе Рейда Вайзмана, Виктора Гловера, Кристины Кох и Джереми Хансена совершил исторический облет Луны и благополучно вернулся на Землю — впервые за 50 лет люди оказались за пределами низкой околоземной орбиты.

Однако в феврале 2026 года NASA кардинально пересмотрело дальнейшую последовательность миссий, значительно изменив профиль будущей миссии Artemis III. Согласно новой стратегии минимизации рисков, третья миссия Artemis (запуск которой запланирован на конец 2027 года) больше не предусматривает пилотируемую посадку на поверхность Луны. Вместо этого космическая миссия сосредоточится на пилотируемом демонстрационном полете на низкой околоземной орбите (LEO) спутника, подобно тому, как это произошло во время Apollo 9.

Главной задачей обновленной Artemis III станет испытание и демонстрация процессов сближения и стыковки корабля Orion с демонстрационными версиями коммерческих пилотируемых посадочных модулей (HLS), разрабатываемых компаниями SpaceX (Starship) и Blue Origin (Blue Moon). Четверо астронавтов выйдут на орбиту на ракете SLS, которая взлетит без промежуточной разгонной ступени ICPS (ее решили заменить на габаритный макет). Затем Orion проведет несколько суток в состыкованном состоянии с HLS — экипаж будет проверять внутренние интерфейсы и работоспособность систем жизнеобеспечения.

Триумфальное возвращение астронавтов на поверхность Луны в XXI веке официально доверили миссии Artemis IV, запуск которой предварительно запланирован на 2028 год. Именно во время этого полета экипаж впервые воспользуется готовыми посадочными аппаратами для спуска в район южного полюса Луны и осуществит первый за более чем 50 лет выход на поверхность спутника в обновленных гибких скафандрах AxEMU от компании Axiom Space. 

Путь, когда-то начавшийся с первых успехов лунной программы NASA Apollo, сегодня находит свое логическое продолжение в NASA Artemis — программе, призванной открыть новую эру исследования нашего спутника и подготовить человечество к будущим пилотируемым полетам на Марс.