Нещодавно сталася досить визначна подія: NASA здійснило успішний запуск надважкої ракети SLS. Американське аерокосмічне відомство регулярно змінювало дати запуску місії Artemis I через технічні проблеми або погану погоду. І все ж таки 16 листопада 2022 року гігантська ракета Space Launch System вийшла у космос, відкривши ланцюжок із шести планованих місій Artemis, включно із пілотованим польотом і висадкою на Місяць.
Отже, саме час згадати досить заплутану історію її появи на світ.
Зліт та падіння програми Constellation
1 лютого 2003 року стало одним із найчорніших днів в історії NASA — тоді організація втратила шатл Columbia із сімома астронавтами. Катастрофа не лише призвела до тимчасового припинення польотів кораблів багаторазового використання, а й порушила закономірне питання: що далі?
Так, у розпорядженні NASA все ще залишалося три шатли. Але треба розуміти, що вони були продуктом технологій 1970-х років, з усіма очевидними недоліками. Відомі анекдотичні історії про те, як у нульових співробітники NASA шукали на барахолках і сміттєзвалищах давно застарілі електронні компоненти (на кшталт процесорів Intel 8086 і 8-дюймових дискет), які все ще використовувалися в системах шатлів. І, як продемонструвала загибель Columbia, попри всі вжиті після катастрофи Challenger заходи, польоти на крилатих кораблях, як і раніше, супроводжувалися дуже великим ризиком для екіпажів. Все це означало, що Америці саме час попрощатися з шатлами і побудувати щось для їхньої заміни.
І ось у січні 2004 року президент Джордж Буш оголосив про початок нової пілотованої програми під назвою Constellation. Спрощено її можна описати як спробу повторити програму Apollo. Constellation передбачала створення нового космічного капсульного корабля Orion і лінійки носіїв під назвою Ares. Orion мав використовуватися як для доставки астронавтів на борт МКС, так і для пілотованих місій у далекий космос — до Місяця, а в майбутньому і до Марса. Для його запусків на навколоземну орбіту мали намір застосовувати важку ракету Ares I. Для польотів за її межі — надважку Ares V, яка за характеристиками перевершувала б легендарну Saturn V.
Щодо термінів, то до 2010 року NASA збиралося продовжувати експлуатацію шатлів з метою завершення складання МКС. Після цього передбачалася чотирирічна перерва, протягом якої американські астронавти діставалися б МКС на російських “Союзах”. Перший політ Orion був запланований на 2014 рік, а повернення на Місяць мало відбутися не пізніше 2020-го.
Починалося все непогано. Компанія Lockheed Martin отримала контракт на будівництво Orion, у той час як Alliant Techsystems та Boeing відповідали за створення Ares I. Стартували роботи з проєктування Ares V. Проте досить швидко стало зрозуміло, що з Constellation навряд чи вийде новий Apollo. Річ у тім, що реалізація програми була оцінена в $230 млрд — і американський Конгрес традиційно не палав бажанням виділяти таку значну суму на космос. Через відсутність необхідного фінансування терміни реалізації Constellation неухильно зрушувалися. А потім світ охопила економічна криза 2008 року — і США остаточно стало не до Місяця.
Далі нова адміністрація Барака Обами, яка прийшла до влади в США, створила спеціальну комісію з метою провести аудит Constellation. Його результати виявилися вельми невтішними. Ревізори дійшли висновку, що програма вже примудрилася вийти за межі бюджету, суттєво відстала від графіка і, що найгірше, не мала чітких цілей. Відтак на початку 2010 року Обама оголосив про рішення закрити Constellation. За шість років існування програми встигли провести всього один запуск: суборбітальний тест прототипу першого ступеня Ares I.
На роздоріжжі
Скасування Constellation спровокувало справжнісіньку космічну кризу в США. До виходу на пенсію шатлам залишалося здійснити лише кілька польотів, після чого єдина наддержава позбавлялася можливості самостійно запускати людей на орбіту. Для вирішення проблеми адміністрація Обами пішла на досить сміливий крок, вирішивши покласти на приватні космічні кораблі завдання доставки американських астронавтів на МКС.
Звісно, ініціатива зустріла неоднозначний прийом. З одного боку, багато експертів та політиків з великою осторогою ставилися до можливостей приватників. Навіть з огляду на те, що на той момент компанії SpaceX вже вдалося провести успішне орбітальне випробування прототипу корабля постачання Dragon, було очевидно, що пілотовані польоти в космос є набагато складнішим завданням. Тож ніхто не міг дати гарантії, що приватники зможуть із ним упоратися.
З іншого боку, ситуацію підігрівало відверте невдоволення великих гравців на аерокосмічному ринку, які отримали або сподівалися отримати багатомільярдні контракти на створення техніки для Constellation — і тепер втратили цю можливість. Ба більше, навіть використання приватних кораблів для доставки людей на МКС не давало відповіді на головне запитання: що далі? Які довгострокові цілі Америки? Тож для багатьох скасування Constellation скидалося фактично на відмову США від космічних амбіцій і мало не закриття всієї пілотованої програми.
Усе це не могло не спровокувати хвилю критики на адресу американської влади та NASA. Зрештою їм довелося піти на компроміс. Спочатку було оголошено про плани зберегти Orion. Однак тепер його передбачалося використовувати виключно для місій у далекий космос. У 2012 році до проєкту приєдналося Європейське космічне агентство (ESA), яке погодилося взяти на себе будівництво службового модуля корабля.
Утім, сам собою Orion не вирішував проблему, адже, щоби відправити корабель за межі навколоземної орбіти, була потрібна ракета, набагато потужніша за всі носії, що існували на той час. Тож незабаром з’явився проєкт нового надважкого носія, який отримав нехитру позначку SLS (Space Launch System). Він поступався за характеристиками скасованій Ares V, але все ж таки його потужності було достатньо, щоб послати Orion у далекий космос. Цікаво, що одним із головних лобістів проєкту був сенатор Білл Нельсон, який зараз очолює NASA.
Врешті 2011 року проєкт SLS був схвалений NASA і отримав фінансування від Конгресу. Тоді передбачалося, що перший запуск ракети відбудеться 2017 року.
Технічні характеристики SLS
Тепер поговоримо про саму SLS. Вона є найбільшою ракетою NASA із часів програми Apollo. Висота базової модифікації (версія Block 1) становить 98 м. Носій складається з двох твердопаливних бічних прискорювачів та двох ступенів.
Бічні прискорювачі SLS побудовані компанією Northrop Grumman і є модифікованою версією блоків, які встановлювалися на шатлах. Основна відмінність — у кількості сегментів. Прискорювачі, що використовувалися для запусків шатлів, збиралися з чотирьох сегментів, а от у нового носія їх буде п’ять. Це дозволить збільшити їхній загальний імпульс на 25%. Інша істотна відмінність полягає у відсутності багаторазовості. У шатлів бічні прискорювачі після відділення спускалися на парашутах в океан, підбиралися кораблями та готувалися до нового запуску. У SLS їхнє повторне використання не передбачене.
Перший (центральний) ступінь SLS створений компанією Boeing. Він оснащений чотирма модифікованими двигунами RS-25, що працюють на паливній парі: рідкий водень + рідкий кисень. Раніше ці силові агрегати теж використовувалися на шатлах. Кожен човник мав три таких двигуни, які після завершення польоту знімалися та переміщалися до контрольного центру для огляду та заміни необхідних компонентів. Оскільки конструкція SLS не передбачає повернення першого ступеня, тепер вони стануть одноразовими.
Щодо другого (верхнього) ступеня, то в перших трьох місіях на SLS встановлюватиметься кріогенний блок DCSS (Delta Cryogenic Second Stage), який раніше застосовувався на ракетах сімейства Delta. У такій конфігурації SLS зможе вивести 95 тонн вантажу на низьку навколоземну орбіту (ННО) та до 27 тонн вантажу на траєкторію польоту до Місяця.
Починаючи з четвертої місії, SLS буде модернізовано до версії Block 1B. Замість кріогенного блоку DCSS на неї почнуть встановлювати верхній ступінь EUS (Exploration Upper Stage), що створюється компанією Boeing. Він дозволить збільшити вантажопідйомність ракети до 105 тонн на ННО та до 42 тонн під час польоту до Місяця. У подальшому NASA сподівається внести ще кілька змін до конструкції другого ступеня та бічних прискорювачів, які дозволять довести її вантажопідйомність до 130 тонн на ННО та до 46 тонн при польоті до Місяця.
Довга дорога до Місяця
На момент схвалення SLS не мала офіційної мети. Вона з’явилася лише 2013 року, коли керівництво NASA та Білий дім запропонували проєкт під назвою ARM (Asteroid Redirect Mission). У його межах планувалося організувати пілотовану експедицію до невеликого астероїда, який попередньо б “перетягнули” на навколомісячну орбіту за допомогою спеціального буксира.
Не секрет, що проєкт ARM ніколи не користувався великою “любов’ю” в космічному співтоваристві. Багатьом здавалося, що астероїд — занадто дрібна мета як з огляду на ресурси, що вкладаються в SLS і Orion, так і через загальний настрій американської космічної програми, яка звикла прагнути чогось великого. Проте NASA зайнялося підготовкою місії. Спочатку її планувалося запустити 2017 року. Але досить швидко дату запуску почали відтерміновувати — спершу на 2020-й, а потім на 2021 рік.
Затримки ARM були пов’язані з неготовністю SLS та Orion. На папері, одним із основних козирів нового носія було активне використання в його конструкції компонентів, що залишилися від шатлів. Вважалося, що це дозволить здешевити ракету та прискорити її введення в експлуатацію. Але, як завжди, реальність внесла свої корективи. Виготовлення першого ступеня SLS виявилося набагато складнішим завданням, ніж передбачалося. Натомість основні проблеми Orion були пов’язані зі створюваним ESA службовим модулем. NASA провело успішне орбітальне випробування капсули корабля ще 2014 року, тоді як перший екземпляр службового модуля зібрали лише 2018-го.
Постійні перенесення зрештою і занапастили ARM. Після зміни влади в США адміністрація Дональда Трампа швидко закрила проєкт, який і так нікому не подобався, і повернулася до “витоків”. У 2017 році оголосили про старт нової пілотованої програми, головною метою якої було заявлено повернення людей на Місяць. Вона отримала назву Artemis.
На щастя, Artemis виявилася більш “живучою” програмою, ніж Constellation та ARM. Вона благополучно пережила чергову зміну господаря Білого дому та продовжила активно розвиватись. Розклад перших польотів наразі має такий вигляд:
- Місія Artemis I, головною метою якої є випробування SLS та Orion (без екіпажу), відбулась 2022 року.
- Місія Artemis II призначена на 2024 рік. У її межах чотири астронавти на борту Orion виконають обліт Місяця без посадки на його поверхню.
- Місія Artemis III запланована на 2025 рік. Вона передбачає пілотовану висадку на південному полюсі Місяця.
- Місія Artemis IV вирушить у космос 2027 року. Вона буде присвячена складанню білямісячної станції Gateway. Також це буде перший політ з використанням більш потужної модифікації SLS Block 1.
Остання ракета NASA?
На сьогодні SLS займає досить унікальну позицію, адже є єдиним носієм у власності NASA. Всі інші американські ракети, як Falcon 9, Atlas V або Antares, закуповуються аерокосмічним агентством безпосередньо у пускових операторів. Ще один незвичайний фактор, що помітно виділяє SLS на тлі її “колег” — це ім’я. Точніше, його відсутність. За минулі 11 років NASA так і не дало ракеті повноцінної “красивої” назви, обмежившись формальною абревіатурою.
Як і практично будь-який великий космічний проєкт, SLS, звісно, не змогла уникнути критики на свою адресу. Ракету лають за постійні затримки, перевитрату бюджетних коштів (станом на 2022 рік на неї використали близько $21 млрд) та неекономічність.
Якась частина цієї критики, напевне, справедлива. Та й справді, в епоху, коли прискорювачі Falcon 9, що сідають на баржу, давно стали чимось рутинним, викидання в океан першого ступеня з чотирма вельми дорогими двигунами на вигляд досить марнотратне. Водночас не можна забувати, що створення SLS почалося ще до того, як SpaceX в принципі озвучила свої плани щодо будівництва багаторазових ракет. Навряд чи варто нагадувати, з яким скепсисом тоді їх оцінювала переважна більшість експертів. Тож немає особливого сенсу докоряти конструкторам SLS за те, що вони не передбачили можливість, яку так само повністю втратили їхні колеги з Європи, Китаю, Японії та Росії.
Що стосується ціни, то неодноразова зміна пріоритетів американської космічної програми, безумовно, не найкраще позначилася на підсумковій вартості SLS. На жаль, ракету можна застрахувати від невдалого запуску, проте її неможливо застрахувати від зміни політичних пріоритетів. Та й створення системи, здатної відправити людей на Місяць, ніколи не було, і навряд чи в найближчому майбутньому стане легким завданням (як наочний приклад можна навести складнощі та постійні зміни дати першого польоту того ж Starship).
Але, попри всю критику на свою адресу, зараз саме SLS є єдиним готовим до польоту надважким носієм на всій планеті. І вона утримуватиме цей статус протягом ще як мінімум кількох років. Так, цілком імовірно, що в майбутньому NASA остаточно відмовиться від схеми володіння власними носіями на користь їхнього замовлення у приватних компаній. Тоді SLS дійсно стане останньою ракетою NASA. Та навіть у цьому випадку вона має вписати себе в літопис світової космонавтики як система, яка допомогла повернути людей на Місяць. І вже незабаром ми дізнаємося, наскільки успішно їй вдасться впоратися із цим завданням.
