Лунная станция Deep Space Gateway: подготовка к полёту на Марс

Представители НАСА огласили подробности космической программы Deep Space Gateway, которая станет подготовительным этапом к марсианской миссии. В рамках этой программы будет освоено окололунное пространство, где астронавты должны построить и протестировать системы перед путешествием в глубокий космос, в том числе к Марсу.  Здесь же проверят роботизированные миссии со спуском на лунную поверхность. Астронавты из окололунного пространства смогут в случае появления проблемы вернуться домой в течение несколько дней. С марсианской орбиты им добираться гораздо дольше, поэтому НАСА предпочитает сначала провести испытания на более близком расстоянии — около Луны.

Исследование окололунного пространства начнётся с первым запуском ракеты-носителя Space Launch System (SLS) с космическим кораблём Orion. Трёхнедельная исследовательская миссия называется Exploration Mission-1 (EM-1). Она будет беспилотной. Тем не менее, эта миссия должна стать замечательным событием для космонавтики, ведь предназначенный для людей космический корабль впервые в истории отлетит так далеко от Земли.

Запуск SLS с кораблём Orion состоится со стартового комплекса 39B на космодроме Космического центра им. Кеннеди, предположительно, в конце 2018 года. На орбите Orion расправит солнечные батареи и направится в сторону Луны. Импульс кораблю придаст промежуточная криогенная двигательная установка Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), которая располагается на ракете-носителе SLS непосредственно под кораблём Orion, как верхняя ступень ракеты.

Дорога до Луны займёт несколько суток. По её окончании Orion отстыкуется от ICPS, а последний, в свою очередь, выпустит в космос несколько мини-спутников CubeSat. Вместе с космическим кораблём ракета SLS способна поднять на орбиту 11 мини-спутников размером по 6 юнитов каждый. 

Предполагается, что одним из спутников в окололунном пространстве станет BioSentinel, который впервые за последние 40 лет вынесет в глубокий космос земную форму жизни. Цель научной программы BioSentinel — изучить влияние космической радиации на живые клетки в течение 18 месяцев работы спутника.

НАСА планирует войти в ритм и в 2020-е годы делать по одному запуску в год. Первый пилотируемый полёт намечен на август 2021 года.

План этого полёта построен на профиле translunar injection (TLI) — своеобразном разгонном манёвре с траекторией, которая выводит корабль на лунную орбиту. Траектория изображена на схеме внизу, где красной точкой обозначено место выполнения маневра TLI. Перед стартом к Луне корабль дважды обернётся вокруг Земли, постепенно увеличивая скорость и готовясь к TLI.

В обратную дорогу к Земле корабль Orion отправится с помощью гравитационного манёвра, обернувшись вокруг Луны. Во время этого пролёта экипаж залетит за тысячи километров за Луну. Для первой пилотируемой миссии НАСА установило гибкие сроки. Миссия может продолжаться от 8 до 21 дня.

Для лунных миссий НАСА определило цели и задачи. Вместе с экспериментами на МКС эти научные проекты позволят осуществить подготовку к будущим миссиям в глубоком космосе.

Полётное оборудование для первой и второй миссий SLS и Orion сейчас находится в производстве, системы жизнеобеспечения и связанные технологии проверяют на МКС. Продолжаются опытно-конструкторские работы для создания жилья и силовой установки корабля, на котором люди отправятся на Марс, здесь НАСА тесно сотрудничает с частными компаниями и зарубежными партнёрами, которые предлагают свои варианты решения существующих проблем.

Во время первых лунных миссий НАСА собирается не только проверить системы и доказать безопасность полётов, но и построить на лунной орбите космопорт Deep Space Gateway, который станет шлюзом для изучения лунной поверхности и промежуточным этапом перед отправкой астронавтов на Марс.

Здесь будет источник энергии, жилой модуль, модуль стыковки, шлюзовая камера, модуль логистики. Силовая установка будет использовать преимущественно электрическую тягу, чтобы удерживать позицию лунной станции или перемещаться на разные орбиты для разных миссий в окрестностях Луны, пишет НАСА.

Три основных модуля лунной станции — силовая установка, жилой модуль и модуль логистики — будут подняты на орбиту ракетой SLS и доставлены кораблём Orion.

Обслуживать и использовать Deep Space Gateway НАСА собирается со своими партнёрами — как коммерческими компаниями, так и иностранными партнёрами.

На следующем этапе НАСА планирует разработку космического корабля Deep Space Transport (DST), специально предназначенного для полётов в дальнем космосе, в том числе к Марсу. Это будет многоразовый корабль на электрической и химической тяге. Корабль будет забирать людей с лунного космопорта, отвозить их на Марс или в другую точку назначения — а затем возвращать обратно к Луне. Здесь корабль может быть отремонтирован, заправлен — и отправлен в следующий полёт.

Тестирование корабля пройдёт в следующем десятилетии, а в конце 2020-х годов НАСА планирует провести годичные испытания Deep Space Transport с экипажем. Астронавты проведут 300-400 дней в окололунном пространстве. Эта миссия станет генеральной репетицией перед отправкой астронавтов на Марс. До настоящего времени рекорд по пребыванию в глубоком космосе составляет 12,5 суток для 17 членов экипажа Apollo.