Артемида (космическая программа)

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис

Артемида (англ. Artemis) — американская программа исследования Луны, возглавляемая космическим агентством НАСА, и в которой участвуют три других партнёрских агентства: Европейское космическое агентство, Японское агентство аэрокосмических исследований и Канадское космическое агентство. В случае успеха программа «Артемида» восстановит присутствие человека на Луне впервые после миссии «Аполлон-17» в 1972 году. Основными компонентами программы являются ракета-носитель Space Launch System, космический корабль «Орион», космическая станция «Lunar Gateway» и коммерческие системы посадки человека, включая Starship HLS. Долгосрочная цель программы состоит в создании постоянной базы на Луне и облегении пилотируемых полётов на Марс.

Программа «Артемида» — это сотрудничество космических агентств и компаний по всему миру, связанных друг с другом Соглашениями Артемиды (англ. Artemis Accords) и вспомогательными контрактами. Соглашения были подписаны 13 октября 2020 года директорами восьми национальных космических агентств: США, Австралии, Великобритании, Италии, Канады, Люксембурга, ОАЭ и Японии. Позже к договору присоединились Украина, Южная Корея, Новая Зеландия, Бразилия, Польша, Мексика, Израиль, Румыния, Бахрейн, Сингапур, Колумбия, Франция и Саудовская Аравия[1].

Программа была официально учреждена в 2017 году при администрации Дональда Трампа, однако многие из её компонентов, такие как космический корабль «Орион», были разработаны во время предыдущей программы «Созвездие» (2005–2010) и после её отмены. Первый запуск «Ориона» и Space Launch System был первоначально запланирован на 2016 год, позже планировалось запустить их в 2022 году как миссию «Артемида-1» с роботами и манекенами на борту. Согласно плану, запуск «Артемида-2» с экипажем состоится в 2024 году, посадка «Артемида-3» с экипажем на Луну — в 2025 году, стыковка «Артемида-4» с Lunar Gateway — в 2027 году, а затем будущие ежегодные посадки на Луну[2].

Обзор

Программа «Артемида» организована вокруг серии миссий. Эти космические миссии будут возрастать по сложности, и их планируется проводить с интервалом в год или более. НАСА и его партнёры запланировали миссии от «Артемиды-1» до «Артемиды-5». Также были предложены более поздние миссии. Каждая миссия сосредоточена на запуске ракеты-носителя Space Launch System с космическим кораблем «Орион». Миссии после «Артемиды-2» будут зависеть от миссий поддержки, запущенных другими организациями и космическими кораблями для вспомогательных функций.

Миссии SLS

«Артемида-1» (2022 г.) будет испытанием SLS и Orion без экипажа и первым испытательным полётом обоих кораблей. Целью миссии будет вывод Ориона на лунную орбиту, а затем его возвращение на Землю. SLS будет использовать вторую ступень ICPS, которая выполнит транслунную инжекцию, чтобы отправить Орион в лунное пространство. Орион выйдет на ретроградную дальнюю полярную лунную орбиту и останется там примерно на шесть дней, прежде чем вернуться к Земле. Капсула Orion отделится от своего служебного модуля, снова войдёт в атмосферу для аэродинамического торможения и приземлится под парашютами.

«Артемида-2» (2024 г.) станет первым пилотируемым испытательным полётом SLS и космического корабля Orion. Четыре члена экипажа проведут обширные испытания на околоземной орбите, а затем «Орион» будет переведён на траекторию свободного возврата вокруг Луны, которая вернёт «Орион» обратно на Землю для повторного входа в атмосферу и приводнения. Запуск запланирован не ранее мая 2024 года[3].

«Артемида-3» (2025 г.) будет посадкой на Луну с экипажем. Миссия зависит от миссии поддержки по размещению системы посадки человека (HLS) на около-прямолинейной гало-орбите (NRHO) Луны до запуска SLS/Orion. После того, как HLS достигнет NRHO, SLS/Orion отправит космический корабль Orion на стыковку с HLS. Два астронавта перейдут на HLS, который спустится на поверхность Луны и проведут на поверхности около 6,5 суток. Астронавты совершат как минимум два выхода в открытый космос на поверхности, прежде чем HLS поднимется, чтобы вернуть их на место встречи с Орионом. Орион вернёт четырёх астронавтов на Землю. Запуск запланирован не ранее 2025 года[4].

«Артемида-4» (2027 г.) — миссия с экипажем на станцию ​​​​Lunar Gateway на около-прямолинейной гало-орбите Луны с использованием блока SLS 1B. Предварительная миссия поддержки доставит первые два модуля шлюза. Дополнительная мощность блока 1B позволит SLS/Orion поставить модуль шлюза I-HAB для подключения к шлюзу. Запуск запланирован не ранее 2027 года[5].

От «Артемиды-5» до «Артемиды-9» и далее предлагается высадить астронавтов на поверхность Луны, где они смогут воспользоваться преимуществами растущего количества инфраструктуры, которая должна быть построена миссиями поддержки. Она будут включать в себя места обитания, вездеходы, научные инструменты и оборудование для добычи ресурсов[6].

Миссии поддержки

Миссии поддержки включают роботизированные посадочные модули, доставку модулей для станции Gateway, логистику Gateway, доставку HLS и элементов лунной базы. Большинство этих миссий выполняются по контрактам НАСА с коммерческими поставщиками.

В рамках программы Commercial Lunar Payload Services (CLPS) несколько автоматических посадочных модулей доставят на поверхность Луны научные инструменты и роботизированные вездеходы. В рамках программы запланированы дополнительные миссии CLPS для доставки полезной нагрузки на лунную базу. К ним относятся модули обитания и вездеходы для поддержки миссий с экипажем.

Запланированные миссии программы «Артемида»

Система посадки человека (HLS) — это космический корабль, который может доставлять членов экипажа из около-прямолинейной гало-орбиты на поверхность Луны, поддерживать их на поверхности и возвращать обратно. Для каждой посадки с экипажем требуется один HLS, хотя некоторые или все космические корабли могут быть многоразовыми. Каждый HLS должен быть запущен с Земли и доставлен в около-прямолинейную гало-орбиту за один или несколько запусков. Первоначальный коммерческий контракт был заключён со SpaceX на две миссии Starship HLS, одну без экипажа и одну с экипажем в рамках «Артемиды-3». Каждая из этих двух миссий требует одного запуска HLS и нескольких запусков с заправкой, все на пусковых установках SpaceX Starship. По состоянию на июнь 2022 года НАСА также воспользовалось опционом в рамках первоначального контракта на ввод в эксплуатацию модернизированной конструкции Starship HLS и третьей демонстрационной лунной миссии в соответствии с новыми правилами устойчивости, которые оно разрабатывает. Параллельно компания намерена разработать ещё один проект HLS вне SpaceX для обеспечения избыточности и конкуренции[7].

История

Предыстория

Художественная визуализация лунного модуля (слева) и космической капсулы программы «Созвездие»

Программа «Артемида» включает в себя несколько основных компонентов ранее отменённых программ и миссий НАСА, включая программу «Созвездие» и миссию по перенаправлению астероидов. Первоначально утверждённая программа «Созвездие» включала разработку «Арес-1», «Арес-5» и исследовательского корабля «Орион». Программа работала с начала 2000-х до 2010 года[8].

В мае 2009 года президент США Барак Обама учредил Комитет Августина для решения нескольких задач, включая поддержку Международной космической станции, развитие миссий за пределами низкой околоземной орбиты (включая Луну, Марс и околоземные объекты) и использование коммерческой космической отрасли в рамках определённых бюджетных ограничений. Комитет пришёл к выводу, что программа «Созвездие» сильно недофинансирована и что высадка на Луну в 2020 году невозможна. Впоследствии она была приостановлена[9].

Ранний запуск SLS в представлении художника

15 апреля 2010 года президент США Обама выступил в Космическом центре Кеннеди, объявив о планах администрации в отношении НАСА и отменить элементы программы «Созвездие», не относящиеся к Ориону, на том основании, что программа стала нежизнеспособной. Вместо этого он предложил дополнительное финансирование в размере 6 миллиардов долларов США и призвал к разработке новой программы ракет-носителей большой грузоподъёмности, которая должна быть готова к строительству к 2015 году, с пилотируемыми полётами на орбиту Марса к середине 2030-х годов.

11 октября 2010 года президент Обама подписал закон, который включал требования к немедленной разработке Space Launch System в качестве следующей ракеты-носителя для космического корабля "Спейс шаттл" и продолжению разработки пилотируемого исследовательского корабля. Закон также вложил средства в космические технологии и возможности робототехники, связанные с общей структурой исследования космоса, обеспечил постоянную поддержку коммерческих орбитальных транспортных служб, коммерческих служб снабжения и расширил программу развития коммерческих экипажей[10].

30 июня 2017 года президент США Дональд Трамп подписал указ о воссоздании Национального космического совета под председательством вице-президента Майка Пенса. Первый бюджетный запрос администрации Трампа оставил в силе программы пилотируемых космических полётов эпохи Обамы: коммерческие службы пополнения запасов, развитие коммерческого экипажа, систему космического запуска и космический корабль «Орион» для полётов в дальний космос, одновременно сокращая исследования в области наук о Земле[11].

Переопределение и наименование Артемиды

Президент Дональд Трамп подписывает Директиву 1 о космической политике, 11 декабря 2017 года

11 декабря 2017 года президент Дональд Трамп подписал Директиву 1 о космической политике, изменение национальной космической политики, которое предусматривает комплексную программу под руководством США с партнёрами из частного сектора по возвращению людей на Луну с последующими миссиями на Марс и далее. Политика призывает администратора НАСА «возглавить инновационную и устойчивую программу исследований с коммерческими и международными партнерами, чтобы обеспечить человеческую экспансию по Солнечной системе и вернуть на Землю новые знания и возможности». Эти усилия направлены на более эффективную организацию государственных, частных и международных усилий по возвращению людей на Луну и закладке основы возможного исследования Марса людьми. Директива 1 космической политики санкционировала кампанию, ориентированную на Луну. Программа (позже названная «Артемида») опирается на устаревшие программы космических кораблей США, включая космическую капсулу «Орион», космическую станцию ​​«Gateway», коммерческие услуги по полезной нагрузке на Луну, а также создаёт совершенно новые программы, такие как система посадки человека. Ожидается, что разрабатываемая система космического запуска будет служить основной ракетой-носителем для Orion, в то время как коммерческие ракеты-носители будут запускать различные другие элементы программы[12].

26 марта 2019 года вице-президент Майк Пенс объявил, что цель НАСА по высадке на Луну будет ускорена на четыре года с запланированной посадкой на 2024 год. 14 мая 2019 года администратор НАСА Джим Брайденстайн объявил, что новая программа будет называться Артемида в честь богини Луны в греческой мифологии, сестра-близнец Аполлона[13]. Несмотря на непосредственные новые цели, миссии на Марс к 2030-м годам все ещё планировались по состоянию на май 2019 года.

4 февраля 2021 года администрация Джо Байдена одобрила программу «Артемида»[14]. В частности, пресс-секретарь Белого дома Джен Псаки выразила «поддержку [этих усилий] администрацией Байдена».

16 апреля 2021 года НАСА заключило контракт со SpaceX на разработку, производство и выполнение двух полётов на Луну с помощью лунного посадочного модуля Starship HLS[15]. Blue Origin и Dynetics опротестовали решение Счётной палаты США 26 апреля. После того, как Счётная палата отклонила протесты, Blue Origin подала в суд на НАСА из-за присуждения награды, и НАСА согласилось прекратить работу над контрактом до 1 ноября 2021 года, пока судебный процесс продолжался. Судья отклонил иск 4 ноября 2021 года, и НАСА возобновило работу со SpaceX[16].

В дополнение к первоначальному контракту SpaceX НАСА заключило два раунда отдельных контрактов в мае 2019 г. и сентябре 2021 г. по аспектам HLS для поощрения альтернативных конструкций отдельно от первоначальных усилий по разработке HLS. В марте 2022 года компания объявила, что разрабатывает новые правила устойчивости и проводит как модернизацию Starship HLS (вариант в рамках первоначального контракта с SpaceX), так и новые конкурирующие альтернативные конструкции. Это произошло после критики со стороны членов Конгресса по поводу отсутствия избыточности и конкуренции и побудило НАСА обратиться за дополнительной поддержкой[17].

Запуски

Первоначально запуск «Артемиды-1» был запланирован на конец 2021 года, но дата запуска была перенесена на 29 августа 2022 года[18]. Проблемы с двигателем вызвали задержку этой даты. Следующее окно запуска — 3 сентября[19].

Запуск 3-го сентября также перенесли из-за проблем с утечкой жидкого водорода при заправке топлива в основную ступень ракеты[20]. Инженеры пытались загерметизировать восьмидюймовую трубу, но утечка повторилась еще трижды[21]. Следующие возможности запуска — 5 и 6 сентября, после чего текущий период запуска закрывается до конца сентября, или уже с 17 по 31 октября[22].

Полёты по программе

Лунная орбитальная платформа и прибывающий КК Орион в представлении художника

Тестирование «Ориона»

Прототип модуля Orion Crew Module был запущен в ходе Exploration Flight Test 1 5 декабря 2014 года на вершине тяжёлой ракеты «Дельта-4»[23]. Его система управления реакцией и другие компоненты были испытаны на двух средних околоземных орбитах, достигнув апогея 5800 км и пересёк радиационные пояса Ван Аллена, прежде чем совершить высокоэнергетический вход в атмосферу на скорости 32 000 км/ч[24].

В ходе испытаний Ascent Abort-2, проведённых 2 июля 2019 года, была проверена последняя версия системы прерывания запуска на 10000-килограммовом прототипе Orion при максимальной аэродинамической нагрузке с использованием специальной ракеты-носителя Minotaur IV, созданной Orbital ATK[25].

Планируемые полёты

Миссия Эмблема Дата запуска Экипаж Ракета-носитель Продолжительность Цель
«Артемида-1»
19 сентября 2022 SLS Block 1 ≈ 42 дня Миссия без экипажа: выход на лунную орбиту и возвращение
«Артемида-2» Будет разработана Май 2024[26] ТВА SLS Block 1 ≈ 10 дней Облёт Луны экипажем из 4 астронавтов
«Артемида-3» Будет разработана 2025[26] ТВА SLS Block 1 ≈ 30 дней Лунная орбита — 4 астронавта

Посадка на Луну — 2 астронавта

«Артемида-4» Будет разработана 2027[27] ТВА SLS Block 1B ≈ 30 дней Лунная орбита — 4 астронавта

Доставка модуля I-HAB к Gateway

«Артемида-5» Будет разработана 2028 ТВА SLS Block 1B ≈ 30 дней Посадка на Луну c лунным вездеходом и доставка заправочного модуля ESPRIT к Gateway[28]
«Артемида-6» Будет разработана 2028 ТВА SLS Block 1B ≈ 30 дней Посадка на Луну с доставкой шлюзового модуля к Gateway

Лунные скафандры

Лунный скафандр xEMU

15 октября 2019 года НАСА представило прототипы двух скафандров, которые будут использоваться для лунной миссии «Артемида» и на основе которых планируется сконструировать скафандры для полёта на Марс. Главное отличие от скафандров первого поколения — возможность полноценного передвижения по поверхности (а не прыжками) и разделение единого скафандра на корабельный и для работы на поверхности. При разработке скафандров НАСА активно сотрудничает с российскими разработчиками космических скафандров из НПП «Звезда»; российские и американские разработчики обмениваются техническими данными[29].

Впервые высокий или небольшой рост не будут помехой для будущих астронавтов — новый скафандр смогут использовать люди от первого перцентиля для женщин (женщины, которые ниже ростом, чем 99 % женщин в человеческой популяции) до 99-го для мужчин (мужчины, которые выше, чем 99 % всех мужчин на Земле)[30].

Лунный скафандр (Exploration Extravehicular Mobility Unit, xEMU) способен поддерживать работу на Луне длительностью до 8 часов, плюс ещё один час ресурса зарезервирован для нештатных ситуаций. Вес прототипа составляет 91 кг без учёта веса систем жизнеобеспечения. Использовано техническое решение, пионерами которого стали советские разработчики: астронавт буквально заходит в скафандр через дверцу в задней части. Также он не имеет молний и кабелей, на которые ранее жаловались астронавты, и лучше защищён от радиации и всеразъедающей лунной пыли. Скафандр рассчитан на эксплуатацию при температуре от −157°С до +121°С.

Аварийно-спасательный скафандр OCSS

Второй скафандр (Orion Crew Survival System, OCSS) будет использоваться в космическом корабле «Орион» преимущественно при взлёте и посадке. В случае необходимости астронавт может находиться в нём до 6 дней. Скафандр также защищён от радиации и защищает в случае разгерметизации, хотя и не на таком уровне, как лунный скафандр. При создании скафандра для «Ориона» разработчики руководствовались трагическим опытом гибели спейс-шаттла «Колумбия». Расследование показало, что при катастрофе астронавты получили фатальное переохлаждение и травмы от деталей скафандров, и НАСА переделало скафандры таким образом, чтобы они не могли нанести травму и могли сохранять автономность даже в случае разгерметизации[31][32].

Луноходы

В ноябре 2023 года на Южный полюс Луны будет запущен луноход VIPER для поиска водяного льда. На ровере будут установлены нейтронный спектрометр, предназначенный для замера содержания водорода в поверхностных слоях, а также работающий в ближнем инфракрасном диапазоне спектрометр, предназначенный для поиска следов летучих веществ. На аппарате будет установлен бур, способный проникать на глубину до 1 м и масс-спектрометр для анализа полученных при бурении образцов[33].

Лунная база

  • После 2028 года — создание на Луне постоянной базы, рассчитанной на 15 лет эксплуатации.

Финансирование программы

  • В мае 2019 года президент США Дональд Трамп объявил о намерении направить в бюджет НАСА дополнительно 1,6 млрд долларов на программы освоения Луны и Марса. Эту сумму Белый дом запросит у Конгресса в дополнение к 21 млрд долларов, которые будут выделены на финансирование деятельности НАСА в 2020 финансовом году. 16 октября 2019 года глава НАСА Джим Брайденстайн заявил, что НАСА запрашивает в следующем финансовом году дополнительно 1,6 млрд долларов на ускоренную программу полётов астронавтов на Луну — высадка планируется в 2024 году вместо 2028[34].
  • 23 сентября 2019 года НАСА предоставило компании Lockheed Martin право выполнить контракт на строительство минимум шести и максимум 12 кораблей Orion в период по 30 сентября 2030, предназначенных для запусков к Луне в рамках программы «Артемида». Контракт определяет стоимость трёх Orion (миссии с III по V) в $2,7 млрд и ещё двух — в $1,9 млрд (миссии с VI по VIII)[35][36].

См. также

Примечания

  1. NASA: Artemis Accords. NASA. Дата обращения: 31 августа 2022.
  2. NASA’s Artemis program will return astronauts to the moon and give us the first female moonwalker (англ.). NBC News. Дата обращения: 31 августа 2022.
  3. Philip Sloss. NASA evaluating schedule, launch date forecasts for Artemis 2 (англ.) ?. NASASpaceFlight.com (31 мая 2021). Дата обращения: 31 августа 2022.
  4. Jeff Foust. NASA outlines plans for lunar lander development through commercial partnerships (англ.) ?. SpaceNews (22 июля 2019). Дата обращения: 31 августа 2022.
  5. Office of Inspector General (OIG). [https://www.oversight.gov/sites/default/files/oig-reports/IG-21-004.pdf NASA’S MANAGEMENT OF THE GATEWAY PROGRAM FOR ARTEMIS MISSIONS] // NASA.
  6. NASA's Strategic Plan for Human Exploration // NASA.
  7. Sean Potter. NASA Provides Update to Astronaut Moon Lander Plans Under Artemis. NASA (23 марта 2022). Дата обращения: 31 августа 2022.
  8. Clara Moskowitz published. NASA Stuck in Limbo as New Congress Takes Over (англ.). Space.com (7 января 2011). Дата обращения: 31 августа 2022.
  9. Obama signs Nasa up to new future, BBC News (11 октября 2010). Дата обращения 31 августа 2022.
  10. S.3729 - 111th Congress (2009-2010): National Aeronautics and Space Administration Authorization Act of 2010. www.congress.gov (11 октября 2010). Дата обращения: 31 августа 2022.
  11. Stephen Clark. Trump signs order reviving long-dormant National Space Council – Spaceflight Now (англ.) ?. Дата обращения: 31 августа 2022.
  12. Loren Grush. NASA administrator on new Moon plan: ‘We’re doing this in a way that’s never been done before’ (англ.). The Verge (17 мая 2019). Дата обращения: 31 августа 2022.
  13. Robert Z. Pearlman published. NASA Names New Moon Landing Program Artemis After Apollo's Sister (англ.). Space.com (14 мая 2019). Дата обращения: 31 августа 2022.
  14. Jeff Foust. White House endorses Artemis program (англ.) ?. SpaceNews (4 февраля 2021). Дата обращения: 31 августа 2022.
  15. Eric Berger. NASA selects SpaceX as its sole provider for a lunar lander (англ.) ?. Ars Technica (16 апреля 2021). Дата обращения: 31 августа 2022.
  16. Michael Sheetz. Bezos' Blue Origin loses NASA lawsuit over SpaceX $2.9 billion lunar lander contract (англ.). CNBC. Дата обращения: 31 августа 2022.
  17. Mike Wall published. NASA wants another moon lander for Artemis astronauts, not just SpaceX's Starship (англ.). Space.com (23 марта 2022). Дата обращения: 31 августа 2022.
  18. Stephen Clark. NASA’s moon rocket rolls back to Vehicle Assembly Building for repairs – Spaceflight Now (англ.) ?. Дата обращения: 31 августа 2022.
  19. Jeff Foust. Next Artemis 1 launch attempt set for Sept. 3 (англ.) ?. SpaceNews (31 августа 2022). Дата обращения: 31 августа 2022.
  20. https://twitter.com/nasa/status/1566083321502830594. Twitter. Дата обращения: 3 сентября 2022.
  21. Р. И. А. Новости. НАСА вновь отложило запуск ракеты к Луне. РИА Новости (20220903T1826). Дата обращения: 3 сентября 2022.
  22. Вторая попытка запуска миссии «Артемида-1» отменена. www.astronews.ru. Дата обращения: 3 сентября 2022.
  23. Orion Returns to Earth after Successful Test Flight (англ.). The Planetary Society. Дата обращения: 31 августа 2022.
  24. Miriam Kramer published. Splashdown! NASA's Orion Spaceship Survives Epic Test Flight as New Era Begins (англ.). Space.com (5 декабря 2014). Дата обращения: 31 августа 2022.
  25. Orbital to Provide Abort Test Booster for NASA Testing (англ.). Northrop Grumman Newsroom. Дата обращения: 31 августа 2022.
  26. 26,0 26,1 Jeff Foust. NASA delays human lunar landing to at least 2025 (англ.) ?. SpaceNews (9 ноября 2021). Дата обращения: 31 августа 2022.
  27. Jeff Foust. NASA foresees gap in lunar landings after Artemis 3 (англ.) ?. SpaceNews (20 января 2022). Дата обращения: 31 августа 2022.
  28. Gateway Buildup Animation (рус.) ?. Дата обращения: 31 августа 2022.
  29. НАСА активно сотрудничает с российскими разработчиками скафандров. РИА Новости (16 октября 2019). Дата обращения: 17 октября 2019. Архивировано 17 октября 2019 года.
  30. Космонавт Крикалев похвалил уровень разработки лунного скафандра НАСА. РИА Новости (23 октября 2019). Дата обращения: 23 октября 2019. Архивировано 23 октября 2019 года.
  31. НАСА представило скафандры для лунной миссии. РИА Новости (15 октября 2019). Дата обращения: 16 октября 2019. Архивировано 16 октября 2019 года.
  32. Создатели лунного скафандра НАСА рассказали, каково его носить. РИА Новости (16 октября 2019). Дата обращения: 16 октября 2019. Архивировано 16 октября 2019 года.
  33. NASA разрабатывает самоходный аппарат для поисков залежей льда на южном полюсе Луны. ТАСС (17 октября 2019). Дата обращения: 18 октября 2019. Архивировано 5 ноября 2021 года.
  34. NASA запросило еще $1,6 млрд для ускорения программы полетов на Луну. ТАСС (16 октября 2019). Дата обращения: 17 октября 2019. Архивировано 17 октября 2019 года.
  35. Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок автоссылка2 не указан текст
  36. Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок автоссылка3 не указан текст