Бриф-огляд подій у ракетно-космічній галузі за першу половину 2024 року, частина 2: Великий стрибок на Місяць

Упродовж першої половини 2024 року відбулося одразу декілька значущих космічних місій на Місяць. США, КНР та Японія продемонстрували світові цілу низку захопливих стартів, які, з огляду на глобальну перспективу довкола земного супутника, стали лише початком у бажанні людства міцно закріпитися на Місяці в найближчі десятиріччя. 

Сьогодні розглянемо найбільш вагомі космічні місії до супутника Землі, які відбулися за першу половину 2024 року.

Старт CLPS: подорож Peregrine та Nova-C

Першим цього року, 8 січня, на борту нової ракети Vulcan Centaur від ULA до Місяця попрямував посадковий модуль Peregrine виробництва американської компанії Astrobotic Technology. За планом місії, апарат Peregrine мав здійснити спробу м’якої посадки на Місяць. Однак космічний корабель не зміг покинути свою первісну еліптичну місячну орбіту через витік палива, який розпочався одразу після його відстикування від ракети-носія. Брак потужності в останньому стрибку до Місяця призвів до того, що Peregrine вирішили знищити шляхом контрольованого зведення в атмосферу Землі. 

Місія Peregrine стала першою у довгоочікуваній програмі NASA щодо доставки комерційних корисних вантажів на Місяць (CLPS). Як з’ясували пізніші дослідження Astrobotic Technology, найвірогідніше, брак потужності двигуна та витік палива сталися через потрапляння під високим тиском гелію у клапан подачі палива. Втрата Peregrine була не єдиною для NASA у січні цього року. 72-й зліт над поверхнею Марса виявився останнім для гвинтокрила Ingenuity, який працював на Червоній планеті, починаючи з 3 квітня 2021 року.

Другою запланованою місією програми (CLPS) стала подорож космічного корабля Nova-C від компанії Intuitive Machines зі штаб-квартирою у Г’юстоні, штат Техас. Апарат Odysseus, на борту якого встановили посадковий модуль Nova-C, було запущено на орбіту 15 лютого зі стартового майданчика Космічного центру ім. Кеннеді на мисі Канаверал за допомогою ракети-носія Falcon 9 від SpaceX.

За задумом, космічний апарат мав дістатися поверхні Місяця за тиждень, зробивши Intuitive Machines першою приватною компанію на Землі, що спромоглася здійснити позаземну посадку на супутник. Протягом двох тижнів Nova-C належало провести низку наукових досліджень, зокрема застосувати бур для забору зразків місячного ґрунту у спеціальний контейнер. Але насправді “м’якою” ця посадка так і не стала.

Уже за шість днів, 21 лютого, апарат вийшов на місячну орбіту заввишки 92 км, а наступного дня розпочав маневр, в результаті якого опинився за 300 км від південного полюсу Місяця, в районі кратера Шомбергера. Проте під час посадки його спіткала невдача — при першому контакті з місячною поверхнею зламалася одна з посадкових ніжок, через що модуль відпружинив та завалився на бік. Сонячна панель, яка мала стати основним джерелом поповнення енергії, нахилилася до кратера, і таким чином унеможливила підзарядку батарей.

Зрештою посадкова платформа, яка мала працювати на Місяці два тижні, передаючи на Землю здобутки своїх досліджень, відправила туди лише 350 МБ даних зі встановлених на ній наукових інструментів. Після шести земних діб активності, 29 лютого, Nova-C затінила місячна ніч, відтак вона більше не могла живитися від своїх сонячних батарей. Майже через місяць після посадки, 23 березня, Intuitive Machines оголосила про завершення космічної місії Odysseus.

Попри прикру невдачу, що спіткала перший з трьох посадкових модулів Nova-C (наступні місячні місії можуть відбутися наприкінці 2024-го та у 2025 році), в Intuitive Machines був привід відсвяткувати і деякі успіхи. Передусім Odysseus став першим космічним кораблем на металоксовому паливі (суміш рідкого метану з рідким киснем).

Слід також визнати, що Intuitive Machines стала першою комерційною компанією, якій вдалося відносно м’яко посадити платформу на Місяць і навіть отримувати з неї дані телеметрії. Отже, з огляду на не зовсім вдалий старт Peregrine, пізніші досягнення, які продемонстрував Nova-C, тут вбачаються великим кроком уперед. 

Упродовж 2024 року очікується запуск ще трьох місій програми CLPS: 

• Посадкова місячна платформа Blue Ghost M1 — розробкою космічного корабля та запуском керує Firefly Aerospace. Імовірний старт — ІV квартал 2024 року. Космічний апарат має доставити оснащений невеликими комерційними корисними вантажами посадковий модуль на Місяць. 
• Griffin Mission 1 під керівництвом Astrobotic Technology. Ймовірний старт — листопад 2024 року. Космічна місія має доправити на Місяць посадковий модуль, запустивши його з борту ракети Falcon Heavy. Спочатку планувалося, що основним корисним навантаженням спускового апарата Griffin стане місяцехід NASA VIPER, проте цьогоріч у липні космічне агентство відмовилося від використання ровера через зростання вартості проєкту, залишивши інші види комерційного корисного вантажу. 
• IM-2 Athena. Ймовірний старт — грудень 2024 року. Друга космічна місія від Intuitive Machines за програмою NASA CLPS, що має доставити новий посадковий модуль Nova-C Athena на поверхню супутника Землі. Головним завданням для другого Nova-C стане вимір вмісту місячного водяного льоду за допомогою детектора PRIME-1. На посадковому модулі Athena буде також розміщено безпілотний дрон Micro Nova Hopper (або μNova), який використовуватиме свій нейтронний спектрометр для вимірювання вмісту водню на поверхні в зонах PSR (постійно затінених областях на Місяці). Буріння місячного ґрунту задля більш глибокого занурення пошукових інструментів виконає встановлена на космічному кораблі спеціальна бурова установка TRIDENT. 

Уже зараз можна помітити, як програма NASA CLPS стає основним майданчиком для демонстрації новітніх технологій з космічної логістики, які пізніше будуть використані під час місячних місій програми Artemis, що також передбачають будівництво перших населених баз на поверхні супутника.  

Відповідь Азії: успіх китайської Change 6 та японського SLIM

Досягнення NASA на глобальній арені цього року можна було зіставити хіба що з китайською космічною місією Change 6. Космічний апарат стартував 3 травня на борту сьогоднішнього флагмана космічної промисловості КНР — ракети Long March 5. Вже 8 травня орбітальний апарат Change 6 досяг орбіти Місяця, де перебував близько трьох тижнів. 30 травня від нього відокремився посадковий модуль для забору зразків і здійснив м’яку посадку на зворотному боці Місяця, в районі великого басейну Ейткен поблизу південного полюса супутника.

Варто зазначити, що програма Change 6 не була цілковито закритою для світу. Наприкінці 2018 року CNSA, яке керувало розробкою програми, запропонувало низці європейських країн розмістити на посадковому модулі додаткове корисне навантаження до 10 кг. Таким чином китайський набір інструментів доповнився італійськім ретрорефлектором, орбітальним далекоміром INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations), французьким DORN (Detection of Outgassing Radon) для дослідження пересування місячного пилу та частинок води між реголітним шаром та екзосферою. Швеція теж взяла участь у китайській ініціативі, її модуль NILS (Negative Ions on Lunar Surface) провів експеримент з дослідження випромінювання негативних іонів навколо Місяця. Change 6 став материнським кораблем і для пакистанського зонда ICUBE-Q CubeSat, який відокремився від нього і з орбіти спостерігав за магнітудою Місяця за допомогою пари оптичних сенсорів.

За дві доби з посадкової платформи Change 6 був розгорнутий маленький безпілотний ровер Jinchan, оснащений для пошуку покладів льоду інфрачервоним спектрометром і оптичною камерою, за допомогою якої зазнімкував пізніше посадкову платформу на зворотному боці Місяця.

Після забору зразків породи та ще кількох діб активності посадкова платформа стартувала з басейну Ейткен, адже нагорі її уже чекав орбітальний модуль для стикування, яке відбулося 6 червня. Під час орбітального маневру посадкова платформа передала космічному кораблю контейнер зі зборами, в якому містилося понад 2 кг місячної породи. Після цього Change 6 почав готуватися до зворотного польоту на Землю. Повернення в атмосферу відбулося 25 червня, коли спускова капсула увійшла в контрольоване падіння над територією Сізіванг Баннер, Внутрішня Монголія.

Від початку увесь 2024 рік пройшов під знаком активної зацікавленості у присутності на Місяці, особливо з боку комерційного космічного сектора. Перші місії американської програми CLPS, хоча і не були стовідсотково вдалими, проклали шлях для подальшого втілення космічної програми NASA Artemis. CLPS залишається основною логістичною місією Artemis, тому її невдалі результати та затримки одразу негативно впливають на строки реалізації програми. Саме так сталося на початку цього року, коли наступного дня після невдачі Peregrine NASA оголосило про відкладення майбутніх місій Artemis щонайменше на рік.

На цьому тлі китайська місячна програма залишається вражаюче стабільною. І ще один успіх під час повернення Change 6 — яскраве тому підтвердження. Вже сьогодні ми бачимо все більшу кількість зусиль, які основні космічні держави спрямовують на посилення присутності на Місяці.

Говорячи про результати інших країн Азійського регіону, варто вирізнити частково вдалий досвід японського космічного корабля SLIM, який 19 січня 2024 року здійснив першу в історії Японії м’яку посадку на Місяць з діапазоном точності 100 м (для порівняння, у Apollo 11 цей показник дорівнював 5-12 км). Попри те, що маневр посадки проходив вдало, на останніх етапах зниження гальмівні двигуни SLIM зазнали впливу нерівномірної тяги, в результаті чого космічний апарат завалився на бік. 

Частина сонячних панелей SLIM внаслідок падіння виявилися направленими в бік Місяця, проте зонд не втратив здатність відправляти інформацію на Землю, працюючи в енергозбережному режимі. Команда інженерів з JAXA тричі занурювала апарат у контрольований сон задля заощадження його ресурсу під час довгих місячних ночей. На превеликий подив, щоразу той “прокидався” і продовжував надсилати показники зі своїх пристроїв на Землю. 

Останні дані телеметрії SLIM відправив 29 квітня, після свого третього пробудження. Проте за деякий час зв’язок із космічним апаратом обірвався через раптову втрату потужності, яка свідчила про повне розрядження акумуляторів. JAXA досі не оголосила офіційне закінчення місії SLIM, тож, вірогідно, ще спробує перезапустити зонд під час наступного місячного дня, коли промені Сонця зможуть дістатися його сонячних панелей. 

Наразі спостерігаємо, як розгортається конкуренція між двома головними космічними державами Азійсько-Тихоокеанського регіону. Попри те, що КНР продовжує домінувати за кількістю вдалих посадок на Місяць, Японія наполегливо наступає їй на п’яти, явно демонструючи, що не хоче лишатися позаду свого найближчого сусіда.

Місяць в орбіті глобальної зацікавленості

На сьогодні ми бачимо, що основна трійця нових американських ракет або вже пройшли, або лише планують (як у випадку з New Glenn) випробування саме у міжпланетних космічних місіях. United Launch Alliance (ULA) готується до другого запуску.

Залишився хіба що Starship Superheavy, який 14 березня і 6 червня 2024 року здійснив свої третій і четвертий демонстраційні польоти. І якщо під час весняної IFT-3 космічний корабель Starship було втрачено при поверненні в атмосферу Землі, літня демонстрація завершилася для SpaceX успішно. На цьому етапі космічний корабель та бустер вдало здійснили маневр віртуальної посадки. Пройшовши пік нагрівання, повертаючись в атмосферу, бустер B11 впав у води Мексиканської затоки, а космічний корабель S29 закінчив свою подорож в Індійському океані. 

Цього року у SpaceX намічено ще два тестових запуски нового космічного корабля: місії IFT-5 та IFT-6. Компанія має продемонструвати повний цикл запуску/повернення своєї надважкої ракети-носія. Спочатку SpaceX планувала розширення кількості запусків Starship Super Heavy до дев’яти впродовж 2024 року, проте станом на кінець серпня ці плани вбачаються дедалі більше утопічними. 

Космічний корабель Starship може вивести до 200 тонн корисного вантажу на навколоземну орбіту і далі (після орбітальної дозаправки паливом). У планах SpaceX розширити кількість річних запусків Starship Superheavy до 44 на рік (йдеться тільки про запуски з майданчика LC-39A). Утім, чи знайдеться в найближчій перспективі настільки багато замовників на доставку майже 8,8 млн тонн корисного вантажу у космос? 

Байдуже, чи зуміє компанія Маска досягти цієї позначки, уже очевидно, що пріоритети SpaceX більше тяжіють до земної орбіти і зміцнення власного телекомунікаційного супутникового угруповання, ніж до майбутніх місячних подорожей у межах програми Artemis. Так чи інакше, Місяць стає дедалі важливішим майданчиком для демонстрації нових типів ракетних технологій — особливо таких, що працюють на сумішах рідкого кисню (LOX) та зрідженого природного газу (LNG). Окреме відпрацювання проходять і технології доставки вантажів на поверхню супутника, які в майбутньому можна використати для будівництва баз на різних небесних тілах Сонячної системи. 

Уведення в експлуатацію нової генерації ракет-носіїв та сплеск зацікавленості у доставці вантажів на Місяць з боку крупних приватних гравців є додатковим аргументом на підтвердження цієї тези.