Что может помешать США снова высадиться на Луну?

В марте 2019 года президент Соединенных Штатов Дональд Трамп потребовал от НАСА доставить американских астронавтов на Луну не позднее 2024 года. Тогда на эти цели вице-президент Майк Пенс пообещал выделить «любые необходимые средства». Инициативу руководства страны поддержал глава НАСА Джим Брайденстайн. Попробуем разобраться в перспективах возвращения США на естественный спутник Земли.

Поручение Трампа потребовало корректировки планов НАСА, касающихся лунной программы, которая в мае 2019 года получила официальное название Artemis. Прежде всего речь идет об ускорении постройки сверхтяжелой ракеты SLS (Space Launch System) и разработке международной окололунной станции Gateway. Важно, что реализация намеченных планов добавила немало работы лоббистам интересов НАСА в Конгрессе Соединенных Штатов и потребовала увольнения заместителя руководителя космического агентства по пилотируемым программам Уильяма Герстенмайера.

Реализация программы Artemis должна состояться в две фазы, первая из которых делает акцент на «скорости», а вторая — на «устойчивости». По словам Брайденстайна, основной задачей первой фазы является обеспечение к 2024 году высадки американцев в районе Южного полюса Луны, где обнаружены запасы водяного льда. В рамках второй фазы НАСА совместно с международными партнерами к 2028 году должно обеспечить устойчивое присутствие человека на поверхности и орбите Луны.

Первая фаза Artemis предполагает три запуска SLS с космическим кораблем Orion в головной части. В ходе миссии Artemis-1 планируется беспилотный облет Луны, Artemis-2 (в 2023 году) — пилотируемый, Artemis-3 — спуск астронавтов на поверхность естественного спутника Земли. Одновременно с этим на орбите и поверхности Луны должно начаться развертывание соответствующей инфраструктуры, для чего будут привлекаться сторонние подрядчики.

В рамках Artemis наиболее высокая степень готовности наблюдается у многоразового космического корабля Orion. Создаваемый американской военно-промышленной компанией Lockheed Martin пилотируемый корабль напоминает летательные аппараты Mercury и Apollo, используемые США до 1970-х годов. Orion состоит из двух модулей: командного и сервисного. Первый целиком спроектирован американской стороной, второй — европейской. Orion способен брать на борт до шести астронавтов, объем жилого пространства космического корабля составляет примерно девять кубических метров.

Первый полет (в беспилотном режиме) Orion совершил в декабре 2014 года при помощи стартовавшей с площадки номер 37 базы Военно-воздушных сил (ВВС) США на мысе Канаверал (штат Флорида) тяжелой ракеты Delta IV Heavy, удалившись от Земли на расстояние 5,8 тысячи километров, что более чем в 14 раз дальше от поверхности планеты, чем положение орбиты Международной космической станции (МКС). Главными целями летных испытаний Orion стали проверка реактивной системы управления, стойкости к повышенной радиации и тестирование теплозащитного экрана.

Вторые (и тоже успешные) испытания космического корабля состоялись в июле 2019 года, когда Orion стартовал с площадки номер 46 базы ВВС на мысе Канаверал при помощи первой ступени межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) LGM-118 Peacekeeper. Тогда космический корабль, за 55 секунд поднявшись на высоту 9,5 километра, включил три двигателя системы аварийного спасения, после чего на скорости более 1300 километров в час ушел в сторону от носителя, достигнув высоты 13,4 километра. Падение Orion в Атлантический океан произошло на 28 секунде после включения двигателей системы аварийного спасения и завершилось через три минуты после старта носителя.

В июле Пенс заявил, что сборка Orion завершена, а сам космический корабль готов к финальным испытаниям. Выступая в Космическом центре Кеннеди (Флорида), вице-президент рассказал о проведенной интеграции командного и сервисного модулей летательного аппарата. Среди оставшихся по Orion работ — окончательная проверка собранного космического корабля и термовакуумные испытания. Подготовка Orion непосредственно к запуску миссии Artemis-1 запланирована на начало 2020 года.

В отличие от Orion, готовность SLS нельзя считать достаточной, в чем НАСА и головной разработчик сверхтяжелой ракеты, американская аэрокосмическая компания Boeing, фактически обвиняют друг друга. В частности, космическое агентство отмечало недостаточное количество технических специалистов, которых изначально компания задействовала в сборке центрального блока (первой ступени) сверхтяжелой ракеты. В свою очередь Boeing пожаловался на пересмотр НАСА требований к конструкции носителя, потребовавшем замены ставших устаревшими технических решений.

Одновременно со взаимной критикой Boeing и НАСА, к указанным сторонам регулярно предъявляет претензии Счетная палата США. В последнем отчете, опубликованном в июне 2019 года, регулятор обвиняет НАСА в увеличении стоимости разработки SLS, а Boeing — в получении вознаграждения за работы по сверхтяжелой ракете, создание которой сталкивается с регулярными задержками.

В США состоялся испытательный пуск многоразового космического корабля Orion
Отставание в готовности миссии Artemis-1, связанное с Orion, оценивается всего в 50 суток, тогда как относящееся к SLS — уже в 180-360. Одним из способов своевременного запуска Artemis-1, намеченного на июнь 2020 года, называется пропуск статических огневых испытаний четырех ракетных двигателей RS-25 в составе центрального блока SLS. Отказ от данной процедуры, подготовка и проведение которой требуют продолжительного времени, маловероятен, поскольку спровоцирует высокие риски для безопасности Artemis-1 и негативную реакцию Комитета Сената Конгресса США по торговле, науке и транспорту, возглавляемого республиканцем из Миссисипи (в этом штате находится Космический центр Стенниса, где должны проходить испытания первой ступени сверхтяжелого носителя) Роджером Викером. Выполнение процедуры, с другой стороны, сделает труднореализуемым запуск Artemis-1 ранее конца 2021 года.

Особенностью Artemis, по сравнению с предыдущей американской лунной программой Apollo, является необходимость в развертывании на окололунной орбите международной станции Gateway, которая должна стать промежуточным пунктом перелета с Земли на Луну. Поскольку проект Gateway предполагает размещение станции на высокоэллиптической орбите (3 тысячи на 70 тысяч километров) вокруг естественного спутника Земли, а переносимый Orion запас топлива недостаточен для отправки на поверхность Луны астронавтов сразу с космического корабля, возникает потребность в разработке межорбитального буксира и лунного взлетно-посадочного модуля (в задачи первого входит транспортировка второго на более низкую орбиту). В настоящее время НАСА окончательно не определилось с разработчиками таких систем.

Тем не менее уже известны (американские) компании, которые построят первые два модуля Gateway. Maxar Technologies должна построить двигательно-энергетический модуль, а Northrop Grumman — малый жилой. Первый модуль, основанный на спутниковой платформе от Maxar Technologies, планируется запустить в 2022 году, тогда как второй, основанный на регулярно летающем к МКС грузовом корабле Cygnus от Orbital ATK (куплена Northrop Grumman) — в 2023 году. Для таких задач в качестве средства выведения использование SLS не предполагается.

Интересно, что выбор Northrop Grumman в качестве подрядчика для строительства Gateway в НАСА объяснили тремя причинами: опытом компании в разработке Cygnus, проведенными усовершенствованиями грузовика и габаритами модуля (шесть метров в длину и три метра в диаметре), допускающими использование ракет с уже имеющимися головными обтекателями.

Пока в Artemis и Gateway в качестве подрядчиков такие американские компании, как SpaceX и Blue Origin, не включены. Однако наверняка это произойдет позднее, поскольку только в распоряжении первой имеется действующий сверхтяжелый носитель Falcon Heavy, все три пуска которого были успешными, и лишь вторая на собственные средства разрабатывает лунный посадочный аппарат Blue Moon, двигатель которого BE-7 был впервые испытан в мае 2019 года. Запуск Blue Moon к Луне Blue Origin намерена провести в 2023 году, для чего планирует использовать собственный носитель New Glenn (с многоразовой первой ступенью), первый полет которого ожидается в 2021 году.

Реализации Artemis и развертыванию Gateway могут помешать несколько причин, из которых технологические явно не являются ведущими. При сохранении текущих темпов работ отправка человека на Луну, если и не в 2024 году, то в 2025 году, представляется вполне реалистичной задачей. Конкурентов у США практически нет — ЕС и Япония не планируют самостоятельно посещать Луну, а Китай фактически до сих пор даже не располагает надежной тяжелой ракетой (из двух пусков Long March 5 один был неудачным). Индия до сих пор не запустила собственный пилотируемый корабль, а действия России по освоению дальнего космоса не распространяются дальше громких заявлений и расходования бумаги.

Главная угроза текущим планам США банальны — экономика и политика. В пересчете на современные цены полная стоимость всей программы Apollo превышает 250 миллиардов долларов. Тем не менее даже сегодня среднегодовой бюджет НАСА, рассчитываемый в долях национального валового внутреннего продукта (ВВП), почти в три раза меньше, чем полвека назад. Ежегодно на Orion и SLS государство тратит более пяти миллиардов долларов. Отправка людей на Луну именно в 2024 году требует в общей сложности дополнительно 20-30 миллиардов долларов (то есть 4-6 миллиардов долларов ежегодно), тогда как на следующий год финансирование Artemis увеличено пока всего на 1,6 миллиарда долларов.

Говоря о политике, стоит отметить, что в случае, если на выборах президента США, запланированных на ноябрь 2020 года, победит не республиканец Трамп, а демократ, лунная программа наверняка прекратит свое существование в своем текущем виде. Так уже было, когда демократ Барак Обама свернул программу Constellation, работы над которой начались при республиканце Джордже Буше-младшем. При этом решение первого вряд ли можно назвать неправильным, поскольку тогда Constellation оказалась слишком дорогой даже для Соединенных Штатов. Также нельзя исключать фактор Трампа, который в июле 2019 года уже интересовался возможностью отправки астронавтов сразу на Марс без посещения Луны.

Тем не менее амбиции, которые позволили США опередить СССР и высадиться на Луну, сохраняются до сих пор — если Вашингтон увидит качественные изменения в китайской лунной программе, то наверняка сделает все возможное, чтобы первым в XXI веке высадиться на естественный спутник Земли.