Как NASA собирается сейчас на Луну?

Краткий ответ: Новая лунная программа Artemis отличается от Apollo ориентацией на бóльшую длительность, созданием долговременной окололунной станции, привлечением международного партнерства и частных компаний.

В 1969 году земляне достигли Луны, а в 1972 году покинули ее и не возвращаются до настоящего времени. Это не значит, что вовсе не собирались, но пока ни одна программа возвращения на Луну так и не смогла вернуть человека на серые безвоздушные равнины. В 1960-е годы «лунная гонка» происходила между США и СССР, победила Америка, и она же сохранила наибольший потенциал и наибольшие амбиции к продолжению освоения естественного спутника Земли. Впрочем, конкуренты наступают на пятки, и это хорошо…

После закрытия программы Apollo в 1970-е годы, американское космическое агентство NASA сконцентрировало усилия на околоземной программе космических челноков Space Shuttle. Огромные многоразовые ракетопланы воспринимались как магистральное направление космонавтики, которое снизит стоимость выведения грузов, позволит обслуживать космические аппараты на орбите, запускать десятки людей в космос.

На практике все оказалось не так радужно: стоимость межполетного обслуживания съедала все выгоды многоразовости, космические корабли оказались самыми дорогими за всю историю космонавтики. Отсутствие системы аварийного спасения на старте и посадке привело к жертвам в двух авариях 1986 и 2003 годов. Потребности в доставке грузов в космос оказались в несколько раз ниже, чем ожидалось.

И все же Space Shuttle достойно послужили космосу и науке: вывели космические телескопы Hubble и Chandra, провели ремонт и неоднократное сервисное обслуживание Hubble; обеспечили 135 пилотируемых полетов с 350 астронавтами, многие из которых летали по несколько раз; позволили испытать огромное количество технических решений, провести биологические и физические эксперименты и многое другое. Однако в 1990-е в NASA осознали, что американская космонавтика серьезно отстает в опыте и технологиях длительного пребывания человека в космосе. В 1996 году, когда российский космонавт провел 437 суток в космосе на станции «Мир», американским рекордом было пребывание в космосе третьего экипажа Skylab в течение 84 суток в 1973 году. Рекорд длительности Space Shuttle составлял на тот момент 16 дней.

К концу 1980-х NASA начало развивать проект большой многомодульной космической станции Freedom. После включения в проект Японии, Канады, Евросоюза и России сформировалась идея Международной космической станции, сборка которой началась в 1998 году. Сумев опереться на опыт России в разработке долговременных орбитальных станций, NASA достигло серьезного прогресса в этом направлении. Станция успешно строилась общими силами, и к середине 2000-х годов NASA стало ясно, что нужна новая амбициозная цель. Так родилась программа Constellation («Созвездие»), поддержанная администрацией президента Джорджа Буша —младшего.

Освоение опыта длительного пребывания в космосе и технологии сверхтяжелых ракетных носителей недвусмысленно указывало, куда двигаться дальше — на Луну и Марс.

Программа Constellation предполагала создание транспортной инфраструктуры для достижения человеком Луны, которая открывала путь к дальнейшему движению на Марс. Для высадки астронавтов на Луну началась разработка межпланетного пилотируемого корабля Orion, новых ракет Ares 1 и Ares 5, лунного посадочного модуля Altair. Кроме этого началось создание новых лунных транспортных систем, скафандров, модульных жилых отсеков. В этот раз Америка собиралась на Луну надолго.

Чтобы достичь Марса, потребовалось бы еще создание перелетного жилого модуля, тяжелого марсианского разгонного блока на основе химического кислород-водородного или ядерного ракетного двигателя, марсианского посадочного модуля, значительно отличающегося от лунного.

Создатели Constellation решили опереться на опыт программы Apollo и освоенный промышленный потенциал Space Shuttle. Командный модуль корабля Orion представляет собой увеличенный в полтора раза и модернизированный аналог Apollo. Принципиальное его отличие — требование автономного режима полета, когда весь экипаж из четырех астронавтов спускался бы в Altair на Луну.

Технология посадки на Луну также базировалась на опыте Apollo Lunar module. Altair разрабатывался как двухступенчатый корабль, который при старте с Луны оставляет первую ступень на поверхности и использует ее как стартовый стол для второй ступени. Правда, в 2000-е глубина проработки конструкции корабля оставалась на раннем этапе, предполагалось более подробно заняться им после 2011 года.

Ракета Ares 1 строилась на основе одного твердотопливного ускорителя SRB, который использовался на челноках. Вторая ступень — кислород-водородная, с двигателем J-2X, который эволюционно идет от двигателя второй ступени Saturn V.

Сверхтяжелый Ares 5 предполагал два твердотопливных ускорителя и кислород-водородную первую ступень с несколькими двигателями от Space Shuttle — RS-25. Вторая ступень проектировалась тоже кислород-водородная с двигателями J-2X. Даже нумерация ракет в названии Ares 1 и Ares 5 пришла из 1960-х — в память о Saturn 1 и Saturn 5. Двигатели F-1 воскрешать не стали, так как они уступали по тяге и грузоподъемности твердотопливным ускорителям SRB, а двигателестроение Америки давно перешло на кислород-водородную топливную пару.

В отличие от Apollo, в Constellation предполагалась двухпусковая схема с пилотируемым кораблем Orion, стартующим на Ares 1, и беспилотным носителем Ares 5, который поднимал бы разгонный блок для перелета к Луне и посадочный Altair. Благодаря этому на Луну можно было бы высадить четырех астронавтов, взять больше грузов и оставить нижнюю ступень Altair как элемент будущей лунной базы.

Все планы нарушил мировой финансовый кризис 2008 года. Новый президент Барак Обама пришел к власти под лозунгами выхода из кризиса и сокращения государственного долга. В эти обещания никак не укладывались требуемые $150 млрд на полет к Луне и дальше. В 2010 году программу Constellation исключили из бюджета NASA. Однако задача поиска амбициозной цели на будущее осталась, тем более что в 2011 году закрыли и программу Space Shuttle.

В том же году было решено продолжить разработку космического корабля Orion. Из двух ракет Ares оставили только большую, которая в уменьшенном варианте получила название Space Launch System (SLS), в остальном все осталось без изменений: удлиненные твердотопливные ускорители, кислород- водородный центральный блок на двигателях RS-25.

К тому времени NASA сделало ставку на коммерческие компании и международных партнеров для снабжения МКС. С конца 2011 года по настоящее время астронавты добираются до Международной космической станции на российских кораблях «Союз», а грузы привозят как российские «Прогрессы» и японские HTV, так и американские частные Dragon и Cygnus. Администрация же Обамы поддержала новый межпланетный проект Asteroid Redirect Mission (ARM).

ARM предполагал создание и запуск автоматической межпланетной станции повышенной мощности, которая смогла бы схватить и отбуксировать к Луне небольшой астероид. Этот астероид посетили бы астронавты в Orion, стартовав на SLS. Несмотря на новизну такой операции, она получила много критики из-за малой значимости для науки и техники. Единственным весомым аргументом была низкая стоимость в сравнении с Constellation, но SLS и Orion все равно оставались дорогими. Разработка системы SLS — Orion потребовала до $20 млрд, и тратить столько на 1–2 полета — слишком тяжело даже для бюджета NASA. Для сравнения: разработка и создание двух околоземных кораблей от SpaceX и Boeing обошлись в $5 млрд на двоих. Для SLS же так и не придумали значимых задач, кроме первого испытательного полета Orion к Луне в беспилотном режиме и запуска автоматической межпланетной станции для поиска жизни на спутнике Юпитера Европе.

Потребовалась смена власти в Белом доме, чтобы забыть, как страшный сон, полет на астероид и вернуться к лунным целям. Президент Дональд Трамп, избранный в конце 2016 года, сразу обозначил свой интерес, когда предложил в первый испытательный полет SLS и Orion отправить астронавтов к Луне. NASA подумало, но отказалось, зато начало разработки окололунной посещаемой станции Deep Space Gateway. В прежних планах ничего подобного не предусматривалось, и строительство такой станции противоречит цели высадки на Луну и строительства базы. Но администрация Трампа не сулила повышения финансирования на лунные программы, и даже шел разговор о дальнейших сокращениях. Поэтому проект окололунной станции — вынужденная мера, когда нет денег на новые разработки, но требуется выдать что-то амбициозное, способное загрузить работой новую дорогую ракету и корабль на десятилетие вперед. Строить модули станции научились на МКС, осталось только отправить их к Луне. Тем более что и прежним международным партнерам, в том числе Роскосмосу, эта идея понравилась, т.е. программа будет экономнее, чем единоличное освоение Луны.

Директива № 1, которую подписал Трамп 12 декабря 2017 года, в 45-ю годовщину посадки Apollo 17, провозглашает целью возвращение американцев на Луну. Позже объявили более амбициозную цель — посадку на Луну и выход первой женщины на поверхность естественного спутника Земли к концу 2024 года.

Для NASA это прежде всего означает увеличение финансирования на лунную программу. Вероятно, что создание станции Gateway останется в приоритетных целях США, но к ней добавится еще посадочный модуль. Будет ли это Altair или новая модификация, пока сложно говорить. Скорее всего, появится новый вариант, который будет предусматривать наличие постоянной окололунной станции в качестве промежуточной базы.

Поначалу Роскосмос подписал с NASA соглашение о совместной разработке Deep Space Gateway, но после смены главы госкорпорации отношение к проекту изменились. В 2018 году NASA объявило главной целью строительства окололунной станции «утверждение американского превосходства в окололунном пространстве». В нынешней политической ситуации такая цель не может быть поддержана российской стороной. Однако другие партнеры США по МКС готовы продолжать освоение Луны даже под таким лозунгом.

Остается только надеяться, что частные космические проекты позволят найти новый, неполитический смысл освоения Луны, который даст новые возможности не отдельным странам, а всему человечеству.