Недавно произошло довольно знаменательное событие: NASA совершило успешный запуск сверхтяжелой ракеты SLS. Американское аэрокосмическое ведомство регулярно переносило даты запуска миссии Artemis I из-за технических проблем или плохой погоды. И все же 16 ноября 2022 года гигантская ракета Space Launch System вышла в космос, открыв цепочку из шести планируемых миссий Artemis, включая пилотируемый полет и высадку на Луну.
Так что самое время вспомнить довольно запутанную историю ее появления на свет.
Взлет и падение программы Constellation
1 февраля 2003 года стало одним из наиболее черных дней в истории NASA — тогда организация потеряла шаттл Columbia с семью астронавтами. Катастрофа не только привела к временному прекращению полетов кораблей многоразового использования, но и подняла закономерный вопрос: что дальше?
Да, в распоряжении NASA все еще оставалось три шаттла. Но надо понимать, что они представляли собой продукт технологий 1970-х годов, со всеми вытекающими последствиями. Известны анекдотические истории о том, как в нулевых сотрудники NASA искали на барахолках и свалках давно устаревшие электронные компоненты (вроде процессоров Intel 8086 и 8-дюймовых дискет), все еще использовавшиеся в системах шаттлов. И, как продемонстрировала гибель Columbia, несмотря на все предпринятые после катастрофы Challenger меры, полеты на крылатых кораблях по-прежнему сопровождались очень большим риском для экипажей. Все это означало, что Америке пришла пора попрощаться с шаттлами и построить что-то для их замены.
И вот в январе 2004 года президент Джордж Буш объявил о начале новой пилотируемой программы под названием Constellation. Упрощенно ее можно описать как попытку повторить программу Apollo. Constellation предполагала создание нового капсульного космического корабля Orion и линейки носителей под названием Ares. Orion должен был использоваться как для доставки астронавтов на борт МКС, так и для пилотируемых миссий в дальний космос — к Луне, а в будущем и к Марсу. Для его запусков на околоземную орбиту собирались применять тяжелую ракету Ares I. Для полетов за ее пределы — сверхтяжелую Ares V, которая по характеристикам превзошла бы легендарную Saturn V.
Касаемо сроков, то до 2010 года NASA должно было продолжать эксплуатацию шаттлов с целью завершения сборки МКС. За этим предполагался четырехлетний перерыв, в течение которого американские астронавты добирались бы к МКС на российских «Союзах». Первый полет Orion был запланирован на 2014 год, а возвращение на Луну должно было состояться не позднее 2020-го.
Изначально все выглядело неплохо. Компания Lockheed Martin получила контракт на строительство Orion, в то время как Alliant Techsystems и Boeing отвечали за создание Ares I. Стартовали и работы по проектированию Ares V. Однако достаточно быстро стало понятно, что из Constellation вряд ли получится новый Apollo. Дело в том, что реализация программы была оценена в $230 млрд — и американский Конгресс традиционно не горел желанием выделять столь внушительную сумму на космос. Ввиду отсутствия необходимого финансирования сроки реализации Constellation неуклонно сдвигались. А затем случился мировой экономический кризис 2008 года — и США окончательно стало не до Луны.
Далее пришедшая к власти в США новая администрация Барака Обамы создала специальную комиссию с целью провести аудит Constellation. Его результаты оказались весьма неутешительными. Ревизоры пришли к выводу, что программа уже умудрилась выйти за рамки бюджета, существенно отстала от графика и, что самое плохое, не имела внятных целей. В итоге в начале 2010 года Обама объявил о решении закрыть Constellation. За шесть лет существования программы успели провести всего один запуск: суборбитальный тест прототипа первой ступени Ares I.
На перепутье
Отмена Constellation спровоцировала самый настоящий космический кризис в США. До ухода на пенсию шаттлам оставалось совершить лишь несколько полетов, после чего единственная сверхдержава лишалась возможности самостоятельно запускать людей на орбиту. Для решения проблемы администрация Обамы пошла на довольно смелый шаг, решив возложить на частные космические корабли задачу доставки американских астронавтов на МКС.
Закономерно, эта инициатива встретила неоднозначный прием. С одной стороны, многие эксперты и политики очень настороженно относились к возможностям частников. Несмотря на то, что к тому моменту компании SpaceX уже удалось провести успешное орбитальное испытание прототипа корабля снабжения Dragon, было очевидно, что пилотируемые полеты в космос — куда более сложная задача. То есть, никто не мог дать гарантии, что частники сумеют с ней справиться.
С другой стороны, ситуацию подогревало откровенное недовольство крупных игроков на аэрокосмическом рынке, получивших или надеявшихся получить многомиллиардные контракты на создание техники для Constellation — и теперь лишившихся этой возможности. И, наконец, даже использование частных кораблей для доставки людей на МКС не давало ответа на главный вопрос: что дальше? Каковы долговременные цели Америки? Так что для многих отмена Constellation выглядела как фактический отказ США от космических амбиций и чуть ли не закрытие всей пилотируемой программы.
Все это не могло не спровоцировать волну критики в адрес американских властей и NASA. Наконец, им пришлось пойти на компромисс. Сначала объявили о планах сохранить Orion. Впрочем, теперь его предполагалось использовать исключительно для миссий в дальний космос. В 2012 году к проекту присоединилось Европейское космическое агентство (ESA), согласившееся взять на себя строительство служебного модуля корабля.
Однако сам по себе Orion не решал проблему. В конце концов, чтобы отправить корабль за пределы околоземной орбиты, требовалась ракета намного мощнее всех существовавших в то время носителей. Так что вскоре появился проект нового сверхтяжелого носителя, получившего незамысловатое обозначение SLS (Space Launch System). Он уступал по характеристикам отмененной Ares V, но все же его мощности было достаточно, чтобы послать Orion в дальний космос. Интересно, что одним из главных лоббистов проекта был сенатор Билл Нельсон, который сейчас возглавляет NASA.
В итоге в 2011 году проект SLS был одобрен NASA и получил финансирование от Конгресса. Тогда предполагалось, что первый запуск ракеты состоится в 2017 году.
Технические характеристики SLS
Теперь поговорим о том, что же представляет собой SLS. Это крупнейшая ракета NASA со времен программы Apollo. Высота ее базовой модификации (версия Block 1) составляет 98 м. Носитель состоит из двух твердотопливных боковых ускорителей и двух ступеней.
Боковые ускорители SLS построены компанией Northrop Grumman и являются модифицированной версией блоков, некогда устанавливавшихся на шаттлах. Основное отличие кроется в количестве сегментов. Использовавшиеся для запусков шаттлов ускорители собирались из четырех сегментов, в то время как у нового носителя их будет пять. Это позволит увеличить их общий импульс на 25%. Другое существенное отличие заключается в отсутствии многоразовости. У шаттлов боковые ускорители после отделения спускались на парашютах в океан, подбирались кораблями и подготавливались к новому запуску. В случае с SLS их повторное использование не предусмотрено.
Первая (центральная) ступень SLS создана компанией Boeing. Она оснащена четырьмя модифицированными двигателями RS-25, работающими на топливной паре: жидкий водород + жидкий кислород. Ранее эти силовые агрегаты тоже использовались на шаттлах. Каждый челнок имел три таких двигателя, которые по завершении полета снимались и перемещались в контрольный центр для осмотра и замены необходимых компонентов. Поскольку конструкция SLS не предусматривает возврата первой ступени, теперь они станут одноразовыми.
Что касается второй (верхней) ступени, то в первых трех миссиях на SLS будет устанавливаться криогенный блок DCSS (Delta Cryogenic Second Stage), ранее применявшийся на ракетах семейства Delta. В такой конфигурации SLS сможет вывести 95 тонн груза на низкую околоземную орбиту (НОО) и до 27 тонн груза на траекторию полета к Луне.
Начиная с четвертой миссии, SLS подвергнется модернизации до версии Block 1B. Вместо криогенного блока DCSS на нее начнут устанавливать создаваемую компанией Boeing верхнюю ступень EUS (Exploration Upper Stage). Она позволит увеличить грузоподъемность ракеты до 105 тонн на НОО и до 42 тонн при полете к Луне. Впоследствии NASA надеется внести еще несколько изменений в конструкцию второй ступени и боковых ускорителей, которые позволят довести ее грузоподъемность до 130 тонн на НОО и до 46 тонн при полете к Луне.
Долгая дорога к Луне
На момент одобрения у SLS не было официальной цели. Она появилась лишь в 2013 году, когда руководство NASA и Белый дом предложили проект под названием ARM (Asteroid Redirect Mission). В его рамках планировалось организовать пилотируемую экспедицию к небольшому астероиду, который предварительно бы «перетащили» на окололунную орбиту с помощью специального буксира.
Не секрет, что проект ARM никогда не пользовался большой «любовью» в космическом сообществе. Многим казалось, что астероид — слишком мелкая цель как с учетом вкладываемых в SLS и Orion ресурсов, так и общего настроя американской космической программы, которая привыкла стремиться к чему-то большому. Тем не менее, NASA занялось подготовкой миссии. Изначально ее планировалось запустить в 2017 году. Но достаточно быстро дата запуска начала сдвигаться — сперва на 2020-й, а потом на 2021 год.
Заминки ARM были связаны с неготовностью SLS и Orion. На бумаге, одним из основных козырей нового носителя было активное использование в его конструкции компонентов, оставшихся от шаттлов. Считалось, что это позволит удешевить ракету и ускорить ее ввод в эксплуатацию. Но, как обычно, реальность внесла свои коррективы. Изготовление первой ступени SLS оказалось куда более сложной задачей, чем предполагалось. А основные проблемы Orion были связаны с создаваемым ESA служебным модулем. NASA провело успешное орбитальное испытание капсулы корабля еще в 2014 году, в то время как первый экземпляр служебного модуля собрали лишь в 2018-м.
Постоянные переносы в итоге и погубили ARM. После смены власти в США администрация Дональда Трампа быстро закрыла никому особо не нравившийся проект и вернулась к «истокам». В 2017 году было заявлено о старте новой пилотируемой программы, главной целью которой определили возвращение людей на Луну. Она получила название Artemis.
К счастью, Artemis оказалась более «живучей» программой, нежели Constellation и ARM. Она благополучно пережила очередную смену хозяина Белого дома и продолжила активно развиваться. Расписание первых полетов в данный момент выглядит следующим образом:
- Миссия Artemis I, главной целью которой является испытание SLS и Orion (без экипажа), состоялась в 2022 году.
- Миссия Artemis II назначена на 2024 год. В ее рамках четыре астронавта на борту Orion выполнят облет Луны без посадки на ее поверхность.
- Миссия Artemis III запланирована на 2025 год. Она предполагает пилотируемую высадку на южном полюсе Луны.
- Миссия Artemis IV отправится в космос в 2027 году. Она будет посвящена сборке окололунной станции Gateway. Также это будет первый полет с использованием более мощной модификации SLS Block 1.
Последняя ракета NASA?
На сегодняшний день SLS занимает довольно уникальную позицию, являясь единственным носителем, находящимся в собственности NASA. Все остальные американские ракеты, вроде Falcon 9, Atlas V или Antares, закупаются аэрокосмическим агентством непосредственно у пусковых операторов. Еще один необычный фактор, заметно выделяющий SLS на фоне ее «коллег» — это имя. Точнее, его отсутствие. За прошедшие 11 лет NASA так и не дало ракете полноценного «красивого» названия, ограничившись формальной аббревиатурой.
Как и практически любой крупный космический проект, SLS, конечно же, не смогла избежать критики в свой адрес. Ракету ругают за постоянные задержки, перерасход бюджетных средств (по состоянию на 2022 год на нее истратили порядка $21 млрд), а также неэкономичность.
Какая-то часть этой критики, пожалуй, справедлива. И в самом деле, в эпоху, когда садящиеся на баржу ускорители Falcon 9 давно стали чем-то рутинным, выбрасывание в океан первой ступени с четырьмя весьма дорогостоящими двигателями выглядит довольно расточительно. Впрочем, нельзя забывать, что создание SLS началось еще до того, как SpaceX в принципе озвучила свои планы о строительстве многоразовых ракет. Вряд ли стоит напоминать, с каким скепсисом тогда их оценивало подавляющее большинство экспертов. Так что нет особого смысла упрекать конструкторов SLS за то, что они не предусмотрели возможность, которую точно так же полностью упустили их коллеги из Европы, Китая, Японии и России.
Относительно цены, то неоднократная смена приоритетов американской космической программы, безусловно, не лучшим образом сказалась на итоговой стоимости SLS. К сожалению, ракету можно застраховать от неудачного запуска, но ее нельзя застраховать от смены политических приоритетов. Да и создание системы, способной отправить людей на Луну, никогда не было, и вряд ли в обозримом будущем станет легкой задачей (в качестве наглядного примера можно привести сложности и постоянные переносы даты первого полета того же Starship).
Однако, несмотря на всю критику в свой адрес, на данный момент именно SLS является единственным готовым к полету сверхтяжелым носителем на всей планете. И она будет удерживать этот статус на протяжении еще как минимум нескольких лет. Да, вполне вероятно, что в будущем NASA окончательно откажется от схемы владения собственными носителями в пользу их заказа у частных компаний. Тогда SLS действительно станет последней ракетой NASA. Но даже в этом случае она должна вписать себя в летопись мировой космонавтики как система, которая помогла вернуть людей на Луну. И уже довольно скоро мы узнаем, насколько успешно ей удастся справиться с этой задачей.