2022 рік подарував любителям космонавтики видовище, яке востаннє можна було побачити півстоліття тому. Мова про встановлену на стартовому майданчику надважку ракету SLS, яка у межах місії Artemis I відправить космічний корабель Orion до Місяця. Оскільки підготовка до пуску вже вийшла на фінішну пряму, ми хотіли б докладніше розповісти про цю місію та її головні завдання.
Ракета SLS
SLS є найбільшою ракетою NASA із часів програми Apollo. Висота базової модифікації (версія Block 1) становить 98 метрів. Носій складається з двох твердопаливних бічних прискорювачів та двох ступенів.
Бічні прискорювачі SLS побудовані компанією Northrop Grumman та є модифікованою версією блоків, які встановлювалися на шатлах. Вони відрізняються від них наявністю додаткового сегмента.
Перший (центральний) ступінь SLS, створений компанією Boeing. Він оснащений чотирма модифікованими двигунами RS-25, які працюють на паливній парі — рідкий водень + рідкий кисень. Раніше ці силові агрегати також використовувалися на шатлах.
Другим (верхнім) ступееем SLS служить кріогенний блок DCSS (Delta Cryogenic Second Stage), який до цього застосовувався на ракетах сімейства Delta.
Загалом у конфігурації Block 1 ракета може вивести 95 тонн вантажу на низьку навколоземну орбіту (ННО) та до 27 тонн вантажу на траєкторію польоту до Місяця. Починаючи з четвертого польоту, SLS буде модернізована до версії Block 1B. Замість кріогенного блоку DCSS на неї почне встановлюватися верхній ступінь EUS (Exploration Upper Stage), що створюється компанією Boeing. Він дозволить збільшити вантажність ракети до 105 тонн на ННО та до 42 тонн під час польоту до Місяця. Надалі NASA сподівається внести ще кілька змін у конструкцію другого ступеня SLS та бічних прискорювачів, які дозволять довести її вантажність до 130 тонн на ННО та до 46 тонн при польоті до Місяця.
Корабель Orion
Розробка космічного корабля Orion почалася ще в нульові у межах програми Constellation (згодом вона була закрита). Він складається з, побудованого компанією Lockheed Martin, житлового модуля та службового відсіку, за створення якого відповідає концерн Airbus Defence and Space.
Маса житлового модуля Orion складає 104 тонни. Він розрахований на екіпаж із чотирьох астронавтів. У 2014 році NASA провела орбітальне випробування житлового модуля корабля, під час якого він здійснив два витки навколо нашої планети, а потім увійшов у земну атмосферу на швидкості 8,9 км/с (це менше, ніж швидкість при поверненні з Місяця, але більше, ніж швидкість за звичайних рейсах на навколоземну орбіту). Теплозахист корабля успішно впорався із цим випробуванням.
Службовий модуль Orion створений на базі безпілотного корабля ATV, який колись здійснював постачання МКС. Він несе весь необхідний запас повітря та води для екіпажу, а також акумуляторні батареї та чотири фотогальванічні панелі, призначені для генерування електроенергії. Його довжина становить 4 метри, діаметр — 4,1 метра (19 метрів з урахуванням сонячних батарей, що розкриваються), маса в заправленому стані — близько 15 тонн, з яких близько 9 тонн становить паливо для бортових двигунів.
Основою силової установки службового модуля є двигун AJ10-190, який раніше використовувався в системі орбітального маневрування шатлів. Він може забезпечити Δv до 1800 м/с. Також на ньому будуть встановлені 8 допоміжних двигунів Aerojet R-4D-11 та 24 малих двигуни системи орієнтації.
Orion оснащений системою аварійного порятунку у вигляді, встановленій у його носовій частині, твердопаливній ракеті. У разі аварії вона повинна «висмикнути» корабель та відвести його в бік від носія, що гине. У 2019 році NASA успішно випробувала систему. Варто зазначити, що під час місії Artemis I, САП Orion не буде активована.
План польоту Artemis I
Головне завдання місії Artemis I полягає у комплексному тестуванні всіх систем SLS та Orion. Успіх випробування відкриє дорогу до пілотованих польотів, під час яких чотири астронавта облетять Місяць (місія Artemis II), а потім здійснять посадку на південний полюс супутника (місія Artemis III).
План польоту Artemis I виглядає так. Після виходу на навколоземну орбіту Orion виконає маневр, який переведе його на траєкторію польоту до Місяця. Космічний корабель пролетить з відривом 100 км від місячної поверхні, після чого активує основний двигун. Комбінація з місячної гравітації та кількох наступних маневрів дозволить йому вийти на далеку ретроградну орбіту (ДРО) навколо Місяця.
ДРО пролягає на значній відстані від місячної поверхні — в апогеї корабель буде віддалятися від супутниці нашої планети на 70 тисяч км, при цьому рухаючись у протилежному напрямку руху Місяця навколо Землі. Фахівці місії обрали цю орбіту через її стабільність. Космічні апарати, які знаходяться на ній, «балансуються» гравітаційними тяжіннями Землі та Місяця, що дозволяє знизити витрату палива.
Orion проведе на ДРО кілька тижнів. Протягом цього часу інженери NASA стежитимуть за поведінкою апарата та тестуватимуть його системи. Для повернення на Землю Orion здійснить два включення двигуна. Перше виведе його з ДРО та направить на траєкторію, під час якої він знову пройде на відстані 100 км від місячної поверхні. Потім корабель здійснить фінальний маневр, який спрямує його до Землі.
Останнім випробуванням стане вхід у земну атмосферу. Оскільки Orion рухатиметься зі швидкістю 11,2 км/с, його теплозахисний екран розігріється до температури приблизно 2800°C. Якщо все минеться добре, капсула корабля приводниться у Тихий океан.
Корисне навантаження місії
У процесі польоту на борту Orion перебуватиме комплект датчиків, які будуть ретельно фіксувати рівень навантажень та випромінювання, які зазнали б астронавти під час польоту. Роль екіпажу виконає одягнений у скафандр манекен Moonikin Campos, а також тулуби Helga та Zohar. Вони будуть оснащені сенсорами, які вимірять рівень опромінення та перевантажень.
Усередині корабля також розмістять контейнер із рослинами та водоростями. Він є частиною експерименту щодо вивчення впливу радіації на живі організми у міжпланетному просторі.
Orion також нестиме цілу низку символічних вантажів. Серед них, прапори США та європейських країн, набір із чотирьох фігурок Lego, статуетка богині Артеміди, ляльки пса Снупі та баранчика Шона (вони будуть використані, як індикатори невагомості), а також мікрочипи та флешки з іменами співробітників проєкту та людей, які взяли участь в акції Fly your name around the Moon.
Окрім Orion, SLS також виведе у космос попутне навантаження у вигляді десяти мікросупутників, створених на базі платформи кубсат. Мова про наступні апарати:
- Lunar IceCube. Цей апарат займеться пошуком покладів води та інших летких з’єднань на Місяці.
- LunaH-map. Метою цієї місії є створення карт, які демонструють наявність слідів водню у вічно затінених кратерах на південному полюсі Місяця.
- LunIR. Супутник, який займатиметься отриманням детальних інфрачервоних зображень місячної поверхні.
- OMOTENASHI. Японський посадковий апарат, призначений для вимірювання рівня радіації. У разі успіху він стане найменшим в історії космічним апаратом, який зумів сісти на Місяць.
- CuSP. Супутник для визначення характеристик заряджених частинок та магнітних полів.
- Апарат, призначений щодо біологічного експерименту з вивчення впливу радіації на живих істот.
- EQUULEUS. Японський супутник для вивчення радіаційного стану на околицях точки Лагранжа L2 системи Сонце – Земля.
- NEA Scout. Експериментальний сонячний вітрильник, який повинен здійснити проліт навколоземного астероїда.
- ArgoMoon. Італійський апарат, який зробить знімки відпрацьованого кріогенного блоку DCSS.
- Team Miles. Апарат-демонстратор, призначений для випробування експериментальної плазмової силової установки.
Дата запуску Artemis I
На цей час запуск місії Artemis I запланований на 29 серпня 2022 року. Резервні стартові вікна будуть відкриті 2 та 5 вересня. Якщо ракету не вдасться запустити у зазначені дні, наступні стартові вікна для польоту до Місяця будуть відкриті у період з 20 вересня до 4 жовтня та з 17 жовтня до 31 жовтня.
План польоту передбачає, що Orion проведе у космосі 42 дні. Якщо запуск SLS відбудеться 29 серпня, корабель повернеться на Землю 10 жовтня.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
