Лунному кораблю «Орион» предстоит рискованная посадка: траектория не испытана, скорость экстремальна, теплозащитный экран не надежен
Облетев Луну, «Орион», грубо говоря, принялся падать на Землю
Фото: REUTERS.
В субботу, 11 апреля, около 3 часов ночи по московскому времени лунный корабль «Орион» с четырьмя астронавтами на борту должен вернуться на Землю. НАСА признает, что это самый опасный этап миссии. Скорость входа в атмосферу экстремальна, траектория посадки применяется впервые, а защитный экран, от которого зависит жизнь экипажа, несовершенен. Руководитель Центра коллективного пользования «Международной сети телескопов для научных и прикладных задач» Института прикладной математики им. Келдыша РАН Виктор Воропаев рассказал KP.RU, почему в НАСА не выбрали более безопасный маршрут для спуска.
ЗНАЮТ, НА ЧТО ИДУТ
Миссия «Артемида II» уже пережила несколько волнительных моментов. Это старт, который несколько раз откладывался и мог пройти не столь гладко. Это пролет через радиационные пояса Земли, наполненные «агрессивными» частицами. Наконец, вынужденная потеря связи на 40 минут, пока корабль был закрыт Луной от землян: да, это было «страшно» скорее психологически, тем не менее – волновались.
Но все это меркнет по сравнению с посадкой. Посадка – критический момент любого комического полета, но в этот раз риски растут на порядки. Скорость вхождения корабля «Орион» в атмосферу составит колоссальные 11 километров в секунду (орбитальная скорость МКС – лишь 7,7 километра в секунду, а садятся, возвращаясь оттуда, на еще меньшей скорости). Корабль разогреется до 2700 градусов (почти температура плавления железа, 2800 градусов). Метеоры, врезающиеся в атмосферу Земли на такой скорости, сгорают «падающими звездами». Кораблю надо выжить.
И астронавты в курсе, на что идут.
- Честно говоря, я думал о входе в атмосферу с 3 апреля 2023 года, когда нас назначили на эту миссию, — признался недавно член экипажа «Артемиды II» Виктор Гловер.
Снимок Луны и Земли с корабля «Орион»
Фото: REUTERS.
ПОСАДКА КОРАБЛЯ ОРИОН
Траектория корабля «Орион» в первом приближении напоминает путь камня, выпущенного из пращи. Сначала «Орион» вывели на очень вытянутую околоземную орбиту. Потом двигатели включились, «сорвали» корабль с этой орбиты, и «бросили» в сторону Луны. Дальше «Орион» летел под действием гравитации, почти не тратя топлива (несколько незначительных коррекций все-таки были).
Облетев Луну, «Орион», грубо говоря, принялся падать на Землю. И в атмосферу Земли он войдет как тело, которое «падает с Луны», то есть со второй космической скоростью. Которая составляет как раз чуть больше 11 км/с. Вторая космическая скорость – та, которая нужна, уйти чтобы от Земли в открытый космос. С какой скоростью ушел, с такой и пришел.
У лунной миссии, по сути, другого варианта возвращения и нет, рассказал KP.RU Виктор Воропаев, законы Кеплера никто не отменял. Конечно, теоретически можно, прилетая с Луны, включить двигатели и затормозиться. Перейти на низкую околоземную орбиту. И уже садиться с нее. Но откуда взять столько топлива?
- Чисто теоретически такое возможно. На практике это потребует иметь на борту огромный запас топлива, который сперва надо разогнать к Луне. В итоге снизим скорость на 4 км/сек ценой больших массовых потерь. Теплозащита обходится дешевле, - говорит Виктор Воропаев.
Поясним еще раз. Чтобы выполнить обратный маневр около Земли, нужно много топлива. Это топливо надо везти с собой (никакой дозаправки в космосе нет). Значит, на этапе, когда «Орион» разгоняли в сторону Луны, нужно разогнать и сам корабль, и то топливо, которое он везет с собой. Это потребовало бы колоссальных энергозатрат, очень мощных двигателей, каких-то сверхтяжелых ракет. Это нереально.
Миссия «Артемида II» уже пережила несколько волнительных моментов
Фото: REUTERS.
НЫРЯТЬ В АТМОСФЕРУ
Итак, наша скорость – 11 км/с, и нам надо ее погасить. Кинетическую энергию можно только «обменять» на тепло, другого способа нет, говорит Виктор Воропаев. Закон сохранения энергии! Собственно, когда вы жмете на тормоза в машине, вы делаете именно это. Тормоза греются, машина останавливается.
Советские лунные «Зонды» и корабли «Аполлон» проделывали это с помощью двух «ныряний» в атмосферу. Корабль погружается в воздушную оболочку Земли под острым углом. Затем его как бы выбрасывает назад. И он погружается снова, на этот раз окончательно.
- Допуски на угол входа и требования управления аэродинамическим качеством капсулы при такой схеме достаточно жёсткие. При первом «нырянии» есть шанс зарыться в атмосферу (с большими перегрузками), как это случилось с одним из "Зондов" (на этот случай в Индийском океане дежурил советский корабль), - говорит Виктор Воропаев.
Но в плане посадки «Ориона» схемы двух «ныряний» нет. «Орион» погрузится в атмосферу сразу.
Aстронавты в курсе, на что идут
Фото: REUTERS.
ЗАВЕРШЕНИЕ МИССИИ АРТЕМИДА II
Миссии «Артемида II» предшествовала, как нетрудно догадаться, «Артемида I» (2022 год). Она была в точности, как эта (облет Луны), но без людей. И космический корабль «Орион» в автоматическом режиме вошел в атмосферу Земли на колоссальной скорости. Нырнул два раза, как «Зонды», как «Аполлоны». Сел. Вроде бы все хорошо.
Но в теплозащите корабля обнаружились критически серьезные трещины и повреждения. Встал вопрос, насколько хорошо конструкторы понимают свойства материала (он называется avcoat), из которого экран изготовлен.
- Это плохой экран, — говорил тогда экс-космонавт НАСА Дэнни Оливас, - Нет никаких сомнений: это не тот теплозащитный экран, который НАСА хотело бы установить для своих астронавтов.
По итогам миссии «Артемида I» НАСА признало, что защитный экран не идеален, и риски сохраняются. Однако на момент возвращения «Артемиды I» экран уже стоял на «Артемиде II», и переделывать было поздно. Да, какие-то корректировки внесли. Но НАСА не скрывает, что сущностно ничего не изменилось, и риски остаются.
Мы верим в то, что экран справится, говорит заместитель администратора НАСА Амит Кшатрия, и экипаж готов доверить свои жизни этой нашей уверенности. Однако, ставки высоки.
- Теплозащитный экран примет на себя всю силу этого входа в атмосферу. Все это зависит от последних минут полета, - сказала она.
Чтобы минимизировать риски, принято решение отказаться от двух «ныряний», сказала Амит Кшатрия. Это, по мнению НАСА, сокращает тепловую нагрузку на корабль.
Но действительно ли траектория с одним «нырянием» лучше? В этом есть сомнения. Критиков возглавил экс-астронавт Чарли Камарда. Вместе с коллегами он еще в январе направил в правительство письмо, что миссию «Артемида II» надо отменять. Он «не убежден» в том, что она закончится катастрофой, но шансы на это слишком велики. По его словам, полвека назад никому бы и в голову не пришло отправить людей на «Аполлоне» с такими косяками, еще и садиться по не изученной траектории с «одним нырянием».
НАСА всех убедило, что голоса услышаны, а меры приняты. Возможно, главным аргументом стал вот какой: если менять экран, надо переделывать всю производственную линию, и не факт, что новая технология окажется лучше. Снова миллиарды долларов на тесты и годы на испытания.
… Когда «Орион» спустится на парашютах и приводнится, водолазы тут же поднырнут под плавающий корабль и сфотографирую дно. Это даст первую оценку того, как справился экран. Все верят, что так и будет, что – сядут, что – справится, что все обойдется хорошо.
И все-таки события утра 11 апреля – пожалуй, одни из самых напряженных в истории космонавтики.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Россия отправит миссию на Северный и Южный полюса Луны: будем иcкать воду
Сергей Лукьяненко: Вместо исследования Марса человечество занято ерундой, например, бомбит Иран
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ