3.4. Американская Луна

3.4. Американская Луна

Впрочем, если вы думаете, что проблема только в российском бахвальстве, то ошибаетесь. Схожие трудности испытывает и американская лунная программа.

Напомню, что возвращение на Луну в качестве стратегической цели определил еще Джордж Буш-старший, выдвинув в 1989 году «Инициативу в области исследования космического пространства». Конгресс не поддержал идею президента, поскольку на реализацию всех проектов, входивших в «Инициативу», требовалось 500 млрд долларов. В результате НАСА занялось развитием российской станции «Мир» с перспективой строительства Международной космической станции.

Гибель корабля «Колумбия» заставила вновь пересмотреть стратегию. На этот раз космическую экспансию взялся возглавить Джордж Буш-младший, провозгласив «новые горизонты» американской космической программы.

Программу Буша-младшего можно разделить на три основных этапа.

Этап первый. В 2010 году НАСА должно было начать испытания нового пилотируемого космического корабля, который придет на смену шаттлам. Не позднее 2014 года на этом корабле экипаж астронавтов слетал бы на Луну, которая рассматривается как промежуточная база на пути к другим небесным телам.

Этап второй. С 2015 года должны были начаться регулярные пилотируемые полеты на Луну. В 2020 году американцы развернули бы там постоянно действующую научно-исследовательскую станцию.

Этап третий. Первые полеты на Марс и к другим планетам Солнечной системы. Здесь конкретные сроки Буш-младший не называл, поскольку никто из экспертов не мог ему сказать, как оно сложится через двадцать лет. Возможно, произойдут какие-то серьезные «перемены на геополитической арене» (они таки произошли) или будут сделаны новые «фундаментальные открытия» (с этим пока есть трудности, если не считать обнаружение бозона Хиггса) – предугадать подобное нельзя (и правильно), а потому нельзя определить точную дату старта марсианской экспедиции (что логично).

В качестве финансовой подпитки своих амбициозных планов администрация Буша-младшего попросила Конгресс увеличить финансирование НАСА на 1 млрд долларов в год. При этом было указано, что дальнейший рост бюджета будет целиком зависеть от результатов деятельности агентства.

Перспективные американские ракеты-носители «Ares V» и «Ares I»

Вслед за выступлением Буша руководство НАСА объявило о проведении реорганизации своей структуры, чтобы «максимально эффективно реализовать новую космическую программу». Вся тяжесть подготовки проектов по освоению Луны, Марса и других планет Солнечной системы была возложена на специально созданный Отдел исследовательских систем, во главе которого встал отставной контр-адмирал Крейг Стейдл. На пресс-конференции он заявил, что в процессе осмысления программы будет руководствоваться не только текстом выступления президента, но и бюджетом, выделяемым на нее.

Вскоре определились и технические черты программы, получившей название «Созвездие» (“Constellation”). Разумеется, НАСА рассчитывало максимально использовать существующий задел. Основными космическими носителями на «переходный» период стали ракеты «Атлас-5» (“Atlas V”) грузоподъемностью от 9,8 до 29,4 т и «Дельта-4» (“Delta IV”) грузоподъемностью от 8,6 до 25,8 т в зависимости от модификаций.

Наверняка вы уже обратили внимание, что эти ракеты вполне пригодны для запуска небольших орбитальных кораблей типа «Союза» или «Руси», однако явно не вытягивают межпланетные комплексы, способные осуществить мечты Буша-младшего. Посему конструкторы НАСА на основе стартовых ускорителей системы «Спейс Шаттл» и двигателей старой доброй ракеты «Сатурн-5» разработали два новых носителя: тяжелый «Арес-1» (“Ares I”, Crew Launch Vehicle, CLV) грузоподъемностью 25 т и сверхтяжелый «Арес-5» (“Ares V”, Cargo Launch Vehicle, CaLV) грузоподъемностью от 125 до 150 т на опорной орбите.

К Луне предполагалось отправить исследовательский корабль «Орион» (“Orion”, Crew Exploration Vehicle, CEV). При этом в отличие от «Аполлона» была принята двухпусковая схема. Сначала должен был стартовать сверхтяжелый «Арес-5» с лунным посадочным модулем «Альтаир» (“Altair”, Lunar Surface Access Module, LSAM) и разгонным блоком EDS (Earth Departure Stage), обеспечивающим достижение второй космической скорости.

Если бы старт прошел успешно, в течение месяца планировалось запустить «Арес-1», который доставил бы на орбиту собственно корабль с экипажем из четырех человек. Сам «Орион» в лунном варианте состоял из двух модулей: командного (масса – 9,2 т) и служебного (масса – 13,4 т). После стыковки частей корабля разгонный блок выводил бы «Орион» к Луне. Выход на окололунную орбиту, маневры на ней и прилунение обеспечивала двигательная установка «Альтаира». Важно отметить, что в отличие от экспедиций на корабле «Аполлон», технические параметры которого позволяли посадить его лишь в экваториальных районах Луны, «Орион» давал возможность прилунения на любом интересном участке. Работа астронавтов на поверхности продолжалась бы не больше недели. Затем подъемная ступень лунного модуля «Альтаир» возвращала экипаж на окололунную орбиту, после чего тот стыковался бы с кораблем «Орион». Двигатели служебного модуля направляли бы корабль к Земле, причем перед входом в атмосферу служебный модуль отделялся бы и падал в океан, а штатная схема посадки экипажа предусматривала приземление на сушу в западной части США с помощью парашютной системы и надувных амортизаторов, расположенных под одноразовым теплозащитным щитом.

Интересная деталь: согласно свидетельству конструкторов, при проектировании «архитектуры» корабля и ракет-носителей исходными были требования к средствам для марсианской экспедиции, а на основе «промежуточных» результатов был составлен сценарий экспедиции лунной. По этой причине основные двигатели корабля «Орион» и подъемной ступени лунного модуля должны работать на жидком метане. В ракетостроении это топливо пока считается экзотическим, но выбор его продиктован тем, что существуют проекты по синтезу метана из компонентов атмосферы Марса.

По срокам общий план реализации «Созвездия» выглядел так. Первый пробный пуск тяжелого носителя «Арес-1» должен был состояться в 2012 году. За ним следовали еще два запуска, которые обеспечивали двухнедельные беспилотные орбитальные полеты кораблей «Орион-1» (сентябрь 2013 года) и «Орион-2» (июнь 2014 года), причем второй корабль выполнил бы сближение с Международной космической станцией. Осенью 2014 года на пятой ракете «Арес-1» к МКС стартовал бы «Орион-3» с экипажем из двух астронавтов, причем предполагалось повторно использовать командный модуль корабля «Орион-1». В период до сентября 2016 года к станции собирались направить еще два пилотируемых и четыре грузовых корабля «Орион». Пилотируемые корабли обеспечивали смену американской части экипажа МКС, которые должны были находиться там по полгода. Первый пуск сверхтяжелого носителя «Арес-5» был намечен на 2018 год – он доставил бы на орбиту разгонный блок и корабль «Орион» без экипажа. Во второй раз планировали использовать уже обе ракеты: «Арес-1» и «Арес-5» – в ходе этого полета отрабатывалась бы стыковка корабля «Орион» с лунным модулем «Альтаир» на околоземной орбите. Третий пуск – «зачетный»: в нем выполнялась бы посадка беспилотного модуля на поверхность Луны. Первая пилотируемая экспедиция, получившая обозначение 1-А, должна была состояться в декабре 2019 года и включала пребывание на лунной поверхности экипажа из четырех человек в течение четырех суток. В дальнейшем продолжительность полетов собирались постоянно увеличивать.

НАСА предполагало, что когда-нибудь экипажи смогут работать на Луне до полугода, после чего будут сменяться, как сейчас на МКС. Понятно, что столь продолжительные экспедиции должны быть поддержаны ресурсами. Потому на валу кратера Шеклтон, поблизости от полярных «холодных ловушек», должна быть развернута постоянная база. Была даже опубликована и версия (так называемый «вариант 5-A») плана строительства. В нее включили один беспилотный и девять пилотируемых полетов, которые придется выполнить на протяжении пяти лет. План был составлен в «относительных» датах, но если соединить его с планом летных испытаний корабля «Орион», то можно заключить, что «нулевой» год строительства базы соответствовал 2019 году. Первым в районе будущей базы должен был сесть лунный модуль «Альтаир» в беспилотном варианте, несущий на себе один несъемный комплект энергоустановки с солнечными батареями и один негерметичный планетоход с длительным сроком эксплуатации. Последующие посадки собирались осуществлять в непосредственной близости. Первый экипаж доставил бы герметичный модуль базы – цилиндрическую «бочку», которая стала бы домом для следующих экипажей. Очень важным становился третий полет в июне 2020 года, в ходе которого база обретала две съемные энергоустановки, второй планетоход и колесный кран для перемещения и монтажа жилых модулей. Кран предполагалось использовать в четвертом полете, когда на Луну прибудет второй герметичный модуль. Обе «бочки» собирались снять со своих посадочных ступеней и состыковать между собой. База с замкнутым циклом жизнеобеспечения, созданная по «варианту 5-А», позволяла работать на Луне сменам из четырех астронавтов продолжительностью 180 суток. На более позднем этапе (2027 год) планировалось ввести в состав базы герметичный планетоход (или мобильное посадочное устройство) для исследования удаленных районов.

Стоимость программы до первой посадки на Луну была оценена в 104 млрд долларов за тринадцать лет. Если сравнить эту сумму со стоимостью первых восьми лет программы «Сатурн-Аполлон», переведенной в современные цены, то «Созвездие» получалось в два раза дешевле. Требовалось в среднем 8 млрд долларов в год, что составляет половину бюджета НАСА и близко к суммарным расходам на программы «Спейс Шаттл» и МКС. И, наверное, в другое время Соединенные Штаты вполне потянули бы такие расходы, но в начале 2007 года начался мировой экономический кризис, а внешний и внутренний долги США достигли столь фантастических величин, что это привело к пересмотру всей финансовой политики и заставило американское правительство лихорадочно изыскивать возможности сокращения бюджетных расходов.

Президенту Бараку Обаме, заступившему на свой пост в январе 2009 года, пришлось практически с ходу принять на себя роль кризис-менеджера, и, разумеется, он обратил внимание на запросы НАСА. По его поручению комиссия независимых экспертов во главе с бывшим директором компании «Локхид-Мартин» Норманом Огастином проанализировала программу «Созвездие» и пришла к выводу, что без увеличения финансирования космические планы Буша-младшего не могут быть реализованы в указанные сроки. То есть для реализации этих планов надо прежде всего дать НАСА еще 3 млрд долларов в год, подняв бюджет агентства с 18 до 21 млрд, сдвинуть контрольные сроки аж на пять лет, уделять больше внимания сотрудничеству с другими странами и коммерческими организациями, но главное – четко определиться с главной целью программы: Луна или Марс. Причем комиссия вполне определенно указала в своем докладе, что в освоении Луны нет ничего принципиально нового по сравнению с полетами «Аполлона» 1970-х годов, а о пилотируемой экспедиции на Марс в ближайшие десятилетия не приходится даже мечтать. Получалось, что НАСА собирается двадцать лет воспроизводить достижения полувековой давности без ясной перспективы дальнейшего развития.

В то же время состоялся первый испытательный запуск ракеты «Арес-1-Х» в упрощенной модификации, призванной проверить принципиальную возможность использования твердотопливных ускорителей системы «Спейс Шаттл» в качестве отдельного носителя. Старт 28 октября 2009 года и шестиминутный суборбитальный полет прошли успешно, однако после разделения ступеней не раскрылись спасательные парашюты, и первая ступень врезалась в воду, получив повреждения. Для достижения такого более чем скромного результата было потрачена немаленькая сумма в 400 млн долларов. Возможно, именно это обстоятельство подвигло американского президента на то, чтобы закрыть всю программу «Созвездие».

Ракета «Ares I–X» на стартовом столе

Представив в начале февраля 2010 года проект бюджета НАСА, Барак Обама указал, что на программу «Созвездие» потрачено 9 млрд долларов, однако она не дала ничего нового в плане технологий и перспектив. Посему ее предлагается свернуть в пользу поддержания МКС, эксплуатация которой будет продлена до 2020 года, и создания космических аппаратов нового поколения: орбитальных заправщиков, ремонтных роботов, надувных модулей и перспективных двигательных установок.

Впрочем, у программы «Созвездие» нашлись ярые защитники в Конгрессе, и администрации Обамы, которого тут же окрестили «могильщиком астронавтики», пришлось выдержать настоящий бой с оппонентами.

В итоге президент пошел на уступки, и был найден компромиссный вариант. Финансирование НАСА не только не снизилось, но и было увеличено – до 100 млрд долларов на пять лет. Уцелел проект корабля «Орион», который теперь должен стать «многоцелевым». На первом этапе упрощенный вариант корабля «Орион-CRV» (“Orion Crew Return Vehicle”) будет использоваться как спасательная «шлюпка» Международной космической станции. Затем в составе МКС он пройдет «доводку» и со временем усилиями конструкторов превратится в большой корабль «Орион-MPCV» (“Orion Multi-Purpose Crew Vehicle”), который должен начать полеты после 2020 года, вернув лидерство США в космосе. Поскольку проект ракеты «Арес-1» закрыт, то выведение нового корабля будет осуществляться ракетой «Дельта-4», а в будущем – перспективной сверхтяжелой ракетой-носителем SLS (Space Launch System, проект «DIRECT») грузоподъемностью от 70 до 130 т, которая будет создана вместо отвергнутой ракеты «Арес-5».

Первый испытательный полет корабля «Орион» (Exploration Flight Test 1, EFT-1) действительно состоялся, хотя и со значительным сдвигом сроков – 5 декабря 2014 года ракета-носитель вывела на высокоэллиптическую орбиту «тестовую» версию, состоявшую из рабочего модуля экипажа (Crew Module) и макетного служебного отсека (Service Module). При этом кроме испытаний основных систем корабля, специалисты замеряли уровень радиации в отсеках (благо корабль в полете пересекал внутренний радиационный пояс), чтобы в дальнейшем выработать рекомендации по защите экипажей в ходе длительных межпланетных перелетов. После второго витка модуль экипажа вошел в атмосферу на скорости 8,89 км/с (80 % от скорости возвращения с лунной траектории), после чего успешно приводнился.

По итогам полета чиновники НАСА заявили, что успех первого полета позволит создать полноценный вариант корабля, запуск которого запланирован на 2018 год, причем выводить его в космос будет сверхтяжелая ракета SLS: если все пройдет штатно, то «Орион-MPCV» сразу доберется до Луны и выйдет на селеноцентрическую орбиту. На 2021 год запланирован первый пилотируемый полет нового корабля.

В принципе, по замыслу советников Барака Обамы и специалистов НАСА, большой пилотируемый «Орион-MPCV» должен стать полноценным межпланетным кораблем, способным выполнять самый широкий круг задач вплоть до полета к Марсу и астероидам. Однако высадка на Луну внезапно оказалась вне американской космической программы. И это выглядит странным с учетом того, что многие технологические новшества можно отработать только там. Тут администрация Обамы нашла изящное решение – более «приземленные» задачи возьмут на себя негосударственные коммерческие компании. И, что характерно, бизнесмены буквально рвутся принять участие в космической «гонке» XXI века.