2021-й був багатим на космічні події роком: довгоочікуване прибуття марсохода Perseverance на поверхню Червоної планети, перший запуск комерційних туристичних суборбітальних рейсів від Blue Origin та Virgin Galactic і старт місії космічного телескопа імені Джеймса Вебба, здатного пролити світло на історію походження нашого Всесвіту.

Жодного сумніву, що 2022 року ця тенденція буде продовжена. Серед основних планів: місячна місія безпілотного космічного корабля Orion у межах програми Artemis І, розробка та тестування нових зразків ракет-носіїв, вантажних космічних кораблів і дослідницьких супутників та участь космічного сектора у питаннях збереження екології.

Цей матеріал присвячений проєктам, що вже відбулися, і найбільш очікуваним космічним місіям 2022 року.

Повернення на Місяць: Orion, NOVA-C та CAPSTONE

NASA закінчує підготовчі етапи своєї місячної програми Artemis І — планується запуск важкої ракети-носія SLS (Space Launch System), яка виведе на орбіту безпілотний космічний корабель Orion. Відділившись від SLS, Orion здійснить кілька витків навколо Місяця, а потім залишить далеку ретроградну орбіту (DRO) супутника і повернеться на Землю. Передбачається, що на виконання всієї місії знадобиться від 26 до 42 днів. Наразі найоптимістичніша дата першої безпілотної місії Artemis І запланована на серпень 2022 року і має відбутися зі стартового майданчика 39B Космічного центру імені Кеннеді (KSC).

Генеральна репетиція запуску SLS проходила 26 квітня, проте місія зіткнулася із позаштатною ситуацією — під час підготовки ракети до пуску виявили несправність клапана заправки та виток палива, внаслідок чого її неможливо було заправити. Після 10-годинної подорожі до стартової платформи NASA вирішило відкотити ракету назад до будівлі технічної зборки (Vehicle Assembly Building).

У NASA вже завершують роботу над помилками, що виникли при запуску SLS, і мають намір ще раз повторити свою спробу, наблизивши старт безпілотної місії Artemis І.

Поетапний план космічної місії Artemis І

Artemis І — хоча й складна, проте все ж таки тестова підготовка до вже пілотованого польоту на орбіту Місяця у межах місії Artemis ІІ. Поки що пілотований політ корабля Orion на Місяць призначений на 31 травня 2024 року, однак багато що може змінитися залежно від кінцевих результатів першої Artemis.

Крім планування майбутніх польотів людини на Місяць, NASA активно досліджує можливості розробки родовищ місячних ресурсів. Х’юстонська компанія Intuitive Machines у межах своєї місії NASA PRIME-1 відправить посадковий модуль NOVA-C на південний полюс Місяця (кратер Шеклтона) у грудні 2022 року.

Посадковий модуль NOVA-C виконаний у вигляді шестигранного циліндра, що працює на сонячних панелях, здатних виробляти до 200 Вт. Корисне навантаження всього модуля становить від 100 до 130 кг. Платформа використовуватиме шнековий бур довжиною 1 м, який дозволяє брати зразки місячного ґрунту з подальшою обробкою та відправкою отриманих даних на Землю. До того ж у складі місячного модуля є мас-спектрометр MSolo для спостереження та контролю місячної активності NOVA-C. Головним завданням модуля стане дослідження місячного ґрунту та демонстрація можливості переробки місячних ресурсів за місцем їхнього видобутку (ISRU). Контракт між NASA та Intuituve Machines оцінюється у $77,5 млн.

Платформа для буріння місячних порід NOVA-C

Варто зазначити, що Intuitive Machines з її модулем NOVA-C є лише однією зі списку фіналістів, відібраних NASA для участі у програмі з доставки комерційних вантажів на Місяць — Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Контракт на $93,3 млн був укладений і з Firefly Aerospace, яка 2023 року планує здійснити доставку на Місяць (північний схід від Моря Спокою) комплекту наукового обладнання, використовуючи для цього посадковий апарат Blue Ghost. До списку учасників, з якими NASA уклало контракти в межах CLPS, також входять: Astrobotic Technology, Deep Space Systems, SpaceX, Blue Origin, Lockheed Martin Space тощо.

Забезпечення навігації на місячній орбіті є важливим аспектом при будівництві першої місячної орбітальної станції. Над цим завданням активно працює приватна аерокосмічна компанія Advanced Space (Боулдер, Колорадо), яка 25 червня 2022 року збирається запустити кубсат CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment).

Передпольотні випробування кубсата CAPSTONE

Наносупутник перевірятиме стабільність місячної гало-орбіти, яку NASA планує використовувати для Lunar Gateway — дослідницької станції на орбіті Місяця, що має стати комунікаційним хабом та майданчиком для проведення наукових досліджень. Місячна орбітальна станція Gateway слугуватиме житловим модулем для астронавтів, базою для зберігання місячних роверів та стикувальним модулем для вантажних космічних кораблів.

Кубсат планують вивести на орбіту за допомогою ракети Electron виробництва Rocket Lab. Завдяки розвідувальному запуску апарата CAPSTONE людство може впритул наблизитися до появи першої космічної станції за межами земної орбіти.

Останні три роки NASA вкладає великі кошти у розвиток своєї космічної програми Artemis Moon. Щорічні фінансові вливання США у цей проєкт оцінюються у $7,5 млрд. Крім цього, агентство виділяє близько $250 млн за рік на фінансування своєї допоміжної програми — Commercial Lunar Payload Services, спрямованої насамперед на стимуляцію приватних космічних компаній, які зможуть доставляти на Місяць посадкові модулі, вантажі та наукове обладнання малої і середньої вантажопідйомності.

Розвиток космічних кораблів: Dream Chaser

У питаннях доставки наукових та продовольчих вантажів на космічні станції важливу роль відіграє можливість використання багаторазових вантажних космічних кораблів, оскільки вона безпосередньо впливає на зменшення вартості подібних місій.

Одним із таких багаторазових вантажних космічних кораблів є Dream Chaser виробництва компанії Sierra Space (Луїсвілл, Колорадо). Зараз космічний корабель — на завершальному етапі зборки і, ймовірно, буде відправлений на тестовий полігон NASA вже у серпні-вересні цього року. Там на Dream Chaser чекає чотиримісячний етап термовакуумного тестування.

Фюзеляж Dream Chaser набуває форми справжнього космічного корабля

Передбачається, що перший реальний політ шатла буде вантажним: корабель вирушить на МКС, де поповнить запаси астронавтів їжею, повітрям та науковим обладнанням. У майбутньому Sierra Space хоче випробовувати вже пілотовану версію свого Dream Chaser. Попередній запуск пілотованої версії космічного корабля запланований на 2026 рік, проте (як і у випадку з Artemis І) багато чого залежатиме від успіху саме безпілотної місії.

Головна перевага Dream Chaser полягає у здатності цього корабля приземлятися на спеціально обладнані злітно-посадкові смуги у всьому світі. Sierra Space уклала договір з японською корпорацією Kanematsu та префектурою Оіта щодо можливості використання місцевої злітно-посадкової смуги для приземлення своїх вантажних космічних кораблів.

Dream Chaser зможе переносити до 5500 кг корисного навантаження. Спочатку запуск космічного вантажного корабля на МКС планували на весну 2022 року, проте нещодавно дату початку місії перенесено на перший квартал 2023-го. Утім, до осені на нас, вірогідно, чекає перший етап термовакуумного тестування апарата, тож ми все одно відносимо запуск Dream Chaser до найбільш очікуваних подій 2022 року.

Ракети, що повертаються: Starship та Glenn Rocket

На літо 2022 року запланований перший орбітальний запуск надважкої ракети-носія Starship від SpaceX. Про плани SpaceX запустити свою надважку ракету-носій не пізніше червня-липня заявила виконавча директорка компанії Гвін Шотвелл. Як передбачається, запуск відбудеться зі стартового майданчика SpaceX у Техасі, передає Bloomberg.

Імовірно, саме Starship стане першою ракетою, яка досягне поверхні Марса і повернеться на Землю

Фюзеляж ракети виконаний із нержавіючої сталі з високим вмістом хрому та нікелю. У SpaceX вирішили відмовитися від вуглецевого волокна через велику трудомісткість у виробництві і дорожнечу цього покриття при використанні у надважких ракетах. Ракети з нержавіючої сталі мають значно більшу вагу, аніж ті, чий корпус зроблений з вуглецевого волокна, тому для їхнього запуску потрібна наявність потужнішого ракетного двигуна.

Ще одна перевага корпусу з нержавіючої сталі — висока температура плавлення, при досягненні якої він починає деформуватися. Каркас Starship буде здатен витримувати температуру до 1600°F (871,1°C). Хоча альтернативний варіант корпусу з вуглецевого волокна взагалі не схильний до плавлення, під впливом кріогенних температур він може почати кришиться і фактично обмежений діапазоном робочої температури в 300°F (148,8°C). Нержавіюча сталь з високим вмістом нікелю та хрому, навпаки, під впливом кріогенних температур лише твердне, підвищуючи свою міцність у середньому на 50% від твердості сплаву в умовах земних температур.

Як і вантажний корабель Dream Chaser, вся ракета Starship є повністю багаторазовою і може бути запущена знову після проведення всіх необхідних технічних процедур.

Спочатку заплановані на четвертий квартал 2022 року, випробування надважкої ракети Glenn Rocket були відкладені, і тепер ракета від аерокосмічної компанії Blue Origin вже точно злетить не раніше 2023-го. Ракету висотою 322 фути (98,1 м) планують запустити з бази Космічних сил мису Канаверал.

Там проходять випробування фюзеляжу ракети, паливних баків, основних ступенів та композитних обтічників, а нещодавно компанія провела випробування свого ракетного двигуна внутрішнього згоряння BE-4. Збагачений киснем двигун працює на зрідженому газі і оснащений рухомим підвісом, завдяки чому у Glenn Rocket з’являється унікальна можливість маневрувати під час свого польоту.

Транспортування фюзеляжу надважкої Glenn Rocket

Blue Origin вкладає в успішну реалізацію свого проєкту чималі гроші: компанія вже інвестувала у розвиток інфраструктури для запуску $2,5 млрд, з яких $1 млрд виділено на реконструкцію стартового майданчика LC-36. Починаючи з 60-х років минулого століття, з майданчиків LC-36A та LC-36B успішно здійснено 145 ракетних запусків.

Станом на 2022 рік у сфері ракетобудування зміцнилася тенденція на розробку та створення зворотних модулів надважких ракет-носіїв та вантажних космічних кораблів, здатних виводити на орбіту тонни корисного навантаження. Ставка на сегмент надважких ракет-носіїв зумовлена тим, що у питаннях майбутньої колонізації найближчих супутників і планет насамперед найбільш вагому (у всіх сенсах) роль відіграватимуть саме обсяги вантажу, що доставляється, які згодом можна буде використовувати для будівництва планетарних баз для перших космічних колоністів.