Space

Місячна база Gateway: помилка NASA або майбутнє освоєння космосу?

Рік: 2026. Бувала астронавт Ніколь Манн виводить свою команду з чотирьох через люк космічного корабля «Оріон» на невелику космічну станцію біля Місяця. Всередині пахне як в салоні нової машини. Зовні прекрасний вид. Над станцією висить половинка Місяця, що відображає сонячне світло - срібляста, тиха, що світиться. Глибше в космосі проглядається друга половинка сфери. Десь вдалині світяться диски зеленої Землі і Сонця. Колиска людства і його майбутнє серед зірок - все тут.

49-річна Манн з позивним «Герцогиня» починаєсерію перевірок зв'язку. Затримка в дві секунди віщує відповідь центру управління польотом, після чого лунають оплески і вітання. Протягом десятиліть після «Аполлона» люди залишалися затиснутими низькій навколоземній орбіті. Більше немає. Після того, як команда Манн проведе пару тижнів, приводячи в порядок новий «Шлюз» на орбіті Місяця, NASA знову зможе планувати місії в глибокий космос. Звідси люди зможуть і спуститися на поверхню Місяця, і закінчити приготування до місій на Марс.

зміст

  • 1 Навіщо NASA база на орбіті Місяця?
  • 2 Дістатися до шлюзу
  • 3 Аргументи «за»
  • 4 Застрягли з Місяцем
  • 5 Кабінка поборів
  • 6 Тиск наростає

Навіщо NASA база на орбіті Місяця?

Ось такий сценарій представляють Конгрес, Білийбудинок і американське суспільство, розмірковуючи над місячною космічною станцією, яку NASA хоче побудувати в 2020-х роках. «Я уявляю її як космічний порт, сухий док для проходить діяльності», говорить Джейсон Крусан, старший співробітник NASA з відділу, що займається розробкою проекту Gateway.

За останні три роки Крусан і іншікерівники досліджень людськими силами в NASA вельми непогано відточили і уточнили план Gateway і, що ще важливіше, розробили обґрунтування для створення аванпосту поблизу Місяця. Поки їх план працює. Віце-президент США Майк пенсії схвалив Gateway, також як і новий адміністратор NASA Джим Бріденстайн.

«Немає ніякої іншої архітектури, яку меніпредставляли з урахуванням поточних бюджетів, які ми маємо, що дозволяє зробити все, що ми хочемо », говорить Бріденстайн. «Тому я прийшов до висновку, що Gateway - правильний підхід».

NASA також завоювало левову частку авіакосмічнихпідрядників і величезних армій їхніх лобістів, запропонувавши контракти для створення шести різних конструкцій житлового модуля Gateway. Більш того, представники агентства неодноразово повторювали, що будуть запрошувати комерційні компанії на кшталт SpaceX для доставки вантажу та обслуговування станції. Майже кожен має хороший шанс урвати шматочок від роботи над Gateway.

Критикам залишилося не так багато причин длярозгляду - публічного, у всякому разі. Але вони залишилися і вони піднімаю резонні запитання про місячному «Шлюзі». Роберт Зубрин, аерокосмічний інженер високого профілю, став головним антагоністом.

«Це новий гігантський стрибок в хиткі піски»,говорив Зубрин під час недавньої зустрічі The Mars Society. «Якщо ви хочете відправити людей на Місяць або на Марс, стали б ви витрачати гроші на створення бази на місячній орбіті на шляху? Ні ».

Зубрин і інші стверджують, що Gatewayіснує не для того, щоб згладити шлях NASA на Місяць або Марс, а для того, щоб стати метою для дорогущей ракети космічного агентства, Space Launch System, і космічного апарату «Оріон». Ці транспортні засоби, побудовані для NASA великими аерокосмічними компаніями з сотнями підрядників по всій країні, не можуть просто так взяти і відправитися на Місяць або Марс. В сукупності, вони недостатньо потужні. NASA вже десять років намагається придумати їм виправдання. Нарешті, все вперлося в концепцію Gateway.

«Давайте будемо чесні», говорить Зубрин. «Це програма, яку диктує не мета, а постачальники. Уявіть, що ви керуєте своїм бізнесом, щоб догодити вашим продавцям ».

Дістатися до шлюзу

Не потрібно піднімати аннали історії космічноїполітики, щоб зрозуміти, чому NASA зараз підтримує розвиток місячного шлюзу, який буде коштувати мінімум 10 мільярдів доларів і максимум - набагато більше. Але трохи історії не зашкодить.

Коротенько все було так: в 2004 році Джордж Буш захотів відправити людей на Місяць і на Марс. Інженери NASA під керівництвом адміністратора Майка Гріффіна відповіли розробкою великий, дорогої системи для досягнення цієї мети, яка ніколи не фінансувалася належним чином. Коли президентом став Барак Обама, він скасував повернення людей на Місяць, тому що грошей не вистачило, а реалізація плану сильно затягнулася. Президент також скасував розробку величезної ракети і космічного апарату Гріффіна. Злякавшись втрати робочих місць та інституційного статусу NASA, Конгрес натиснув на Обаму. Хоча Місяць з планів зникла, NASA Cказали побудувати велику ракету - зараз вона називається Space Launch System - і продовжити розробку космічного апарату «Оріон».

Залишилася велика проблема. Що робити з SLS і Orion? Критики заспівали, що SLS - це «ракета в нікуди», тому що NASA вона не потрібна. Звичайно, ракета і апарат можуть літати навколо Місяця, повторити місію «Аполлона-8" 1968 року, але висадитися на інший світ з гравітацією вони не можуть.

Зрештою адміністрація Обами вирішила цюпроблему, представивши нову мету, запропоновану синьо-стрічкової панеллю, відомої як комісія «Августина». «До 2025 року ми очікуємо, що новий космічний апарат, призначений для тривалих поїздок, дозволить нам здійснити перші в історії пілотовані місії за межі Місяця в глибокий космос», говорив Обама в 2010 році. «Вперше в історії ми відправимо астронавтів на астероїд».

Спочатку ідея здалася гарною. Астероїд запропонував новий пункт призначення і також вирішував питання з невеликою гравітацією. NASA могло б відправитися туди, не потребуючи в дорогих апаратах для спуску і підйому, що не могло собі дозволити через роздутих витрат на SLS і Orion (більше 3 мільярдів доларів на рік).

На жаль, після декількох років пошуку вченіне змогли знайти відповідний астероїд, який підійшов би досить близько до Землі, щоб астронавти могли оперативно до нього дістатися, бо апарат «Оріон» дозволяє команді провести всього 21 день в глибокому космосі. NASA прийшло до висновку, що у нього обмежений бюджет і не вистачає інструментів для відправки людей до астероїда до 2025 року - та й взагалі до будь-якого року.

Таким чином, в середині цього десятиліття розумніінженери агентства розробили план, який буде одночасно і реалізуємо, і технічно відповідати меті президента відвідати астероїд до 2025 року. Елегантна на вигляд місія була трохи із секретом. В рамках Asteroid Redirect Mission агентство має відправити роботизований апарат з Сонячної системи, щоб він захопив камінчик розміром з джип на поверхні астероїда і приволік його на околиці Місяця. І в 2025 році його відвідали б астронавти за допомогою «Оріона». Було очевидно, що місія буде скасована, ще до того, як Обама покинув Білий дім.

І ось, три роки тому, коли NASA витратило вже майже 20 мільярдів доларів на розробку SLS і Orion, агентству знову знадобилося щось зробити з цими апаратами.

Згодом інженери з Космічного центру ім. Джонсона, заручившись підтримкою інших центрів, розробили місячний «Шлюз» (Gateway). Чому б і ні? NASA вже знає, як проектувати і будує космічну станцію - в кінці кінців, Міжнародна космічна станція ще працює. Новий форпост можна було б розмістити досить далеко від гравітації Місяця, щоб SLS і Orion можна було використовувати для побудови Gateway, і коли шлюз добудують, NASA гарантує щорічні пуски SLS для доставки екіпажів туди на 30- і 60-денні місії.

Gateway вирішив політичні і технічні проблемиNASA. Тому, коли місія на астероїд померла передчасно, Gateway був даний хід. Цей план забезпечив легіон підрядників NASA роботою, і елементи Gateway можна виробляти так, що їх зможе доставляти тільки SLS, а не дешевші і малопотужні ракети.

Аргументи «за»

Незабаром так і відбулося. NASA розпочало проводити академічні зустрічі з вченими, які могли б внести свій внесок у створення стабільної платформи на місячній орбіті. Вони працювали з льотними диспетчерами і експертами по продуктивності людей, щоб зрозуміти, як можна було б тестувати системи на Gateway і краще зрозуміти ефекти, які надає на здоров'я глибокий космос, і як побудувати більш міцні системи, які збережуть астронавтам життя під час тривалих поїздок на Марс. Агентство також привернуло міжнародних і комерційних партнерів для допомоги з посадочними модулями, які могли б подорожувати з Gateway прямо на Місяць.

На початку серпня ресурс Ars запитав уБріденстайна про зміну ставлення до Gateway. Як конгресмен, він зберіг скептицизм по відношенню до Gateway. Місячний лід і астероїди з ресурсами, які він хотів розробляти, як не крути, не перебували в декількох тисячах кілометрів від Місяця. Але Бріденстайн сказав, що коли він зрозумів все, що місячний форпост міг би зробити для дослідження космосу, він змінив свою думку. «Я ніколи не дотримувався одного думки. Час, проведений в NASA, змінило мої погляди ».

Через обмежену можливість маневрування«Оріона», вимірюваної формально як дельта-v, NASA планує розмістити Gateway на так званій майже прямолінійною гало орбіті. Ця еліптична орбіта поміщає Gateway в межах 1500 кілометрів від поверхні Місяця, але також веде на 70 000 км. І навпаки, низька місячна орбіта перебуває в 100 кілометрах від поверхні Місяця.

Бріденстайн, який рішуче підтримуєприватні компанії, які бажають працювати з NASA, знижувати вартість космічних польотів і розробляти багаторазові системи, заявив, що Gateway забезпечить найважливішу інфраструктуру біля Місяця для комерційних партнерів.

«Це не найкращий варіант для досягненняповерхні Місяця, але він хоча б дозволяє нам залишатися на цій орбіті протягом дуже тривалого періоду при мінімальних рухових здібностях », говорить він. «Ми хочемо, щоб більше людей отримали доступ до місячної поверхні і щоб більше людей отримали доступ до місячній орбіті, ніж будь-коли раніше».

Обмежуючи розмір Gateway, NASA прагне непобудувати другу Міжнародну космічну станцію, величезну за розміром, обсягом і вартості. Цей об'єкт, який знаходиться в крокової доступності на низькій навколоземній орбіті, обійшовся NASA і його міжнародним партнерам в 100 мільярдів доларів і більш ніж десятиліття будівництва в космосі.

NASA також планує, щоб вихідний Gatewayпослужив шаблоном для другої схожої структури, яка могла б служити в якості транспорту в глибокому космосі і, в кінцевому підсумку, доставляти людей на Марс. Перший Gateway, виходить, послужить випробувальним стендом для технологій, необхідних для досягнення Марса. Сьогодні, наприклад, деякі компоненти систем життєзабезпечення працюють приблизно шість місяців до відмови. NASA хотілося б довести цю технологію до 30-місячного циклу безвідмовної роботи для транспорту в глибокому космосі.

Нарешті, Бріденстайн стверджував, що Gateway, а не серія місій на місячну поверхню назавжди позначить вплив NASA за межами навколоземної орбіти.

«Найменше ми хочемо відвідати поверхню Місяця,довести, що ми можемо це зробити, і на цьому закінчити », говорив він. «Ми хочемо залишитися там. І я був переконаний, що Gateway дозволить нам використовувати переваги комерційних і міжнародних партнерів так, що ми залишимося там і вивчимо більше частин Місяця, ніж будь-коли, а потім рушимо на Марс ».

Застрягли з Місяцем

Боб Зубрин не хоче нічого, крім як дістатисядо Марса. Він пропонував різні варіанти космічної архітектури, яка дозволила б NASA за допомогою комерційних компаній відправляти людей прямо на Марс. Але Зубрин схилився перед бажанням Білого дому, Конгресу, і тепер NASA зосередить свої зусилля на тому, щоб спочатку відвідати Місяць.

«Програмі людських польотів NASA потрібна мета,і цією метою повинен бути Марс », каже він. «Але якщо вони поки не готові до такого змагання, можу тільки поспівчувати». Можливо, нарікає він, NASA потрібно знову набути впевненості, яка у нього була в 1960-і роки, в славні дні «Аполлона».

При цьому Зубрин і інші критики бачать в Gatewayапендикс, тупикову гілку розвитку, в яку увіллються десятки мільярдів доларів фінансування і десятиліття розробки, які могли б в іншому випадку бути присвячені відвідуванню іншого світу. Хоча NASA дійсно може забезпечити себе твердою стійкою в глибокому космосі, кому це місце буде потрібно, якщо воно не наблизить NASA до тривалого перебування на Місяці або Марсі?

«Це накладає на програму відповідальність, мипросто застрянемо в ній », говорить він. «Це все буде обходитися в багато мільярдів на рік. Ми бачимо, як NASA чекає, коли Міжнародна космічна станція закінчить своє існування через бюджетні вимог. І ось вони пропонують побудувати ще одну таку? ».

Зубрин запропонував альтернативу Білому дому,яку назвав Moon Direct ( «Місячне напрямок»). У ній він підкреслив максимальний доступ до поверхні Місяця, мінімум розробок і повторюваних витрат, мінімальний графік і мінімальний ризик. Ні, він не дав всіх відповідей (хоча він думає, що дав), але суть пропозиції така, що є багато хороших способів повернутися на Місяць, якщо застосувати існуючі здебільшого технології.

Підхід Gateway, каже він, не спрощує шлях NASAдо Місяця. На думку Зубрин, він задовольняє бажання Конгресу і агентства підтримувати нинішніх годувальників (підрядників) і знаходить застосування ракеті SLS і апарату Orion.

«Реальна проблема Gateway на місячній орбітіполягає не в тому, що проект не потрібен і що обійдеться в кругленьку суму, і навіть не в тому, що він висмокче багато грошей за десятиліття, відніме їх у проектів, якими дійсно варто займатися », говорить він. «Реальна проблема - це образ мислення, який в ньому втілений. Замість того, щоб витрачати гроші на справу, ми шукаємо справи, на які будемо витрачаємо гроші ».

кабінка поборів

Є також думка, що Gateway насправді істотно ускладнює повернення на Місяць або політ на Марс.

Дельта-v визначає, що можна зробити вкосмічному польоті, а що ні. Щоб досягти низької навколоземної орбіти, перший ступінь ракети спалює паливо і витрачає на це більшу частину енергії. Потім вже друга менша, а іноді навіть найменша третій ступінь ракети штовхає вантаж за межі низької навколоземної орбіти до місця призначення в глибокому космосі.

Оскільки верхні щаблі менше і менше потужні, а двигуни на космічних апаратах значно слабшими і немічніше, вкрай важливо мінімізувати кількість маневрів, необхідних для досягнення мети.

Щоб дістатися від низької навколоземної орбіти доповерхні Місяця, необхідна дельта-v буде 6,1 км / с (потрібно 4,1 к / с, щоб дістатися від низькій навколоземній до низької навколомісячної орбіті і ще 2,0, щоб звідти дістатися до поверхні). І навпаки, щоб дістатися з НГО до ймовірної гало-орбіти Gateway - і потім на місячну поверхню - потрібна дельта-v в 6,85 км / с.

Іншими словами, космічний апарат може покинутиНГО, досягти поверхні Місяця і повернутися на Землю при загальному значенні дельти-v в 9,1 км / с. Щоб здійснити подібну місію з Gateway, потрібно дельта-v в 10,65 км / с (на 17% вище). З цієї причини Зубрин називає місячний Gateway «кабінкою поборів» (наприклад, при оплаті стоянки або проїзду по платній дорозі). Вона істотно збільшує витрату енергії, необхідної для досягнення Місяця (або Марса, якщо шлях на нього пролягатиме через цей шлюз).

В такому випадку NASA не просто буде платити запропуск на Gateway, висловлюючись фігурально, агентство ще й заплатить за сам контрольно-пропускний пункт. Замість того, щоб витратити наступне десятиліття на прямі політ на Місяць, NASA спершу збудує станцію біля Місяця, щоб ускладнити собі спуск на Місяць (якщо дивитися з точки зору енергетичних витрат).

В аерокосмічному суспільстві є кількавидатних людей, які виступають на публіці з подібними побоюваннями на тему Gateway. На зустрічі Національної ради з космосу цього літа за участю віце-президент США Майка Пенса, колишній астронавт Террі Віртс також згадав ці сумніви. Він також висловив надію, що якщо Gateway і справді буде побудований, то йому знайдеться більш корисне застосування.

На поточний момент головна мета Gateway - це обманом забезпечити SLS і Orion місією, а не розробити технології, необхідні NASA для освоєння Місяця і Марса.

Віртс також вважає, що Gateway може виявитисякорисним, якщо він буде перебувати на орбіті між Землею і Місяцем, так само як майбутній космічний транспорт перевозитиме людей з Землі на Марс і назад. Такий підхід дозволить перевірити важливі концепції, наприклад високошвидкісні зустрічі і операції з транспортом, які NASA будуть потрібні в глибокому космосі.

За лаштунками деякі члени Конгресу турбуютьсяпро те, що Gateway відкладе місію людей на Марс на невизначений термін. Крім того, деякі старші радники з космосу в адміністрації Трампа також висловлюють сумніви щодо Gateway. Незрозуміло, чи був сам Трамп повністю обізнаний, що NASA не наблизиться до поверхні Місяця під час його президентства. І оскільки Gateway підтримує занадто багато людей, на поточний момент лише оперативне втручання президента зможе зупинити розробку.

тиск наростає

NASA наполягає на концепції Gateway з почуттямневідкладності. На цьому тижні лідери агентства підтвердили, що планують запустити перший елемент форпосту в 2022 році, який буде забезпечувати енергію і тягу. Наступний запуск принесе два компоненти: упакований ESPRIT, модуль міжнародного партнера з науковим шлюзом, сховищем палива і дозаправників, додатковими можливостями зв'язку і зовнішніми засобами для розміщення цінного вантажу; а разом з тим модуль утилізації, який буде включати невеликий стикувальний порт, зовнішні роботизовані інтерфейси і витратні матеріали.

Ці компоненти в поєднанні з можливостямижиттєзабезпечення «Оріона» зможуть підтримувати екіпаж протягом 15 днів на Gateway. І ці компоненти можна відправити вже в 2023 році, хоча NASA, схоже, навряд чи підготує ракету до цього часу.

Такий політ зажадає більш потужної версії ракетиSLS, оснащеної досконалої нової верхнім ступенем, яка дозволить досягти гало орбіти «Оріону» і новим компонентам Gateway. Здається малоймовірним, що такий варіант SLS буде готовий до 2024 або навіть 2025 році.

«Ми дуже агресивно просуваємося в розробці ірозгортанні Gateway », говорилося в кінці серпня на зборах Консультативної ради NASA. «Тобто, у нас за графіком дуже швидкий розвиток. Не думаю, що ми повинні це міняти. Думаю, нам потрібно ставити агресивні цілі і підганяти до них процеси ».

Такого роду заяви говорять про те, що хочаNASA намагається укладатися в зазначені терміни, якщо щось піде не так, навряд чи вони будуть витримані. А в програмах таких розмірів що завгодно може піти не так. Здається малоймовірним, що Gateway в своїй нинішній конфігурації, з великим житловим модулем і окремим шлюзом, буде завершено до 2030 року.

Або буде? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.