Проект Orion: крок до пилотируемому польоту на Марс

На початку грудня 2014 року відбувся тестовий запуск космічного корабля “Оріон”, який поверне американців в самостійну пілотовану космонавтику. З часом кораблю належить довезти людей до Місяця, а потім і до Марса. Останній раз людство літало далі навколоземної орбіти 42 роки тому.
Запуск відбувся з пускового комплексу 37 на мисі Канаверал (Флорида, США) за допомогою важкої ракети United Launch Alliance Delta IV. Запуск відбувся на добу пізніше, ніж планувалося, у зв’язку з деякими проблемами в паливній системі одного з прискорювачів. Зробивши два витки навколо нашої планети, Оріон повернувся на Землю, впавши в Тихий океан. Тестовий політ тривав 4 години 24 хвилини. В точці апогею відстань від Землі досягало 5800 км, повідомляють Экономические Известия.
Метою польоту була перевірка систем відділення ступенів і швидкого (32 тис. км/год) входження в атмосферу — зокрема, температурного щита, здатного витримувати до 3000 градусів за Цельсієм, а також потрійної системи парашутів, яким знизять швидкість з 480 до 30 км/год. Реальна температура в ході спуску повинна була досягати 2200 градусів, і це 80% від температури, яка буде досягнута при поверненні з Місяця чи Марса.
На момент підготовки статті корабель встиг повернутися і охолонути до прийнятної для роботи температури. Він був виявлений ще в атмосфері за допомогою безпілотника Ikhana, після чого за ним стежили також з вертольота. Для евакуації до нього попрямували фахівці на надувному човні, які відбуксирували його до корабля USS Anchorage. Дані, отримані від безлічі різноманітних датчиків, ще належить вивчити, однак у будь-якому випадку весь політ і спуск пройшли бездоганно, корабель повернувся цілим, після посадки всі прилади працювали, включаючи камери.
Поки що в космос літав лише командний модуль. Зроблений у вигляді усіченого конуса розміром 5х3,3 м, він нагадує літав до Місяця Apollo. Він в змозі транспортувати команду у складі 4-6 осіб протягом 21 дня. Ще є сервісний модуль, який містить двигуни, а також запаси пального, кисню і води. Для більш тривалих польотів у конструкцію буде доданий модуль довгострокового проживання, який буде зроблений на основі аналогічного модуля від Міжнародної космічної станції (МКС). У розширеної конфігурації він дозволить екіпажу перебувати в космосі до 500 днів. Цього достатньо для польоту на Марс навіть при зльоті з Землі (потрібно 400-450 днів), а якщо зібрати кілька ступенів на навколоземній орбіті і запустити корабель на Марс звідти, такий політ туди й назад зовсім можна провернути за 245 земних днів.
Ідея повернутися до кораблів подібного роду, натомість самолетоподобным шаттлам, з’явилася десять років тому, незабаром після катастрофи шаттла Columbia в 2003 р. Адміністрація президента Джорджа Буша (молодшого) в 2004 р. запропонувала нову програму освоєння космосу, якої з часом дали назву Constellation (“сузір’я). Згідно з цією програмою, вирішили знову робити невеликі пілотовані модулі в стилі Apollo. У 2010 р. програму прикрили через брак коштів, однак напрацювання нікуди не поділися, і за деякими напрямками робота продовжилася. У тому ж році був прийнятий закон NASA Authorization Act, який і визначив нові пріоритети і гарантував фінансування.
Оріон хоч і схожий на Аполло зовні, але все ж відрізняється. Він більше, і вміщує до шести осіб замість трьох. У нього є сонячні батареї замість паливних елементів (що як мінімум з точки зору енергії робить можливий політ умовно нескінченним). Кокпіт схожий на ті, які зараз встановлені в останніх моделях літаків Boeing (там багато приладів замінені на екрани, куди можна виводити що завгодно). У процесі виконання тестів Оріон будуть постійно вдосконалювати, для чого його спочатку конструювали модульним. По мірі появи більш просунутих технологій, старі пристрої будуть замінювати новими.
Тестовий запуск Оріона — один з кроків NASA в розробці технологій, які дозволять людині відвідати нові об’єкти Сонячної системи, наприклад, вже згаданий Марс. У цієї планети багато спільного з Землею, і його вивчення дозволить краще зрозуміти історію розвитку Землі і можливості життя на інших планетах. Вивчення Марса за допомогою роботів триває вже понад 40 років (наприклад, зараз там знаходиться Curiosity), однак космічний корабель Orion повинен забезпечити і пилотируемое подорож. З точки зору тривалості польоту і енерговитрат, найближчі вікна можливості — 2018 і 2020 рр.., коли Земля буде пролітати близько до Марсу. До цього часу NASA не встигне підготуватися, а з вікна — вже 2033 і 2035 рр.
Тривалість є великою проблемою. Чим довше летіти, тим більше потрібно запасів для життєзабезпечення астронавтів, відповідно, потрібна більш містка і дорога конструкція корабля, запускати його буде дорожче. В ході тривалого польоту екіпаж буде опромінювати, доза становитиме 0,66 зіверт, при ліміті NASA для однієї людини в 1 зіверт. Перебування в невагомості протягом такого часу також не несе нічого корисного для здоров’я (наприклад, це загрожує сильним погіршенням зору, зниженням рівня кальцію в кістках і атрофією м’язів). При цьому будь-які проблеми зі здоров’ям доведеться вирішувати самотужки. Нарешті, довгий політ вузької компанією в обмеженому просторі у відсутності онлайн комунікацій з Землею може створити психологічні проблеми. Шанси збою устаткування тим вище, чим довше політ.
Проте до подорожі до Марса кораблю належить спочатку беспосадочно злітати до Місяця без людей (2018 р.), потім з людьми (мінімум 2021 р.). Потім, можливо, відбудеться пілотований політ до одного з астероїдів (2023 р.). Технічно, графік можна ущільнити, однак усе упирається у бюджет. На тлі інших потреб і не самого кращого стану американської економіки, в NASA ради і того, що є (близько $17 млрд. у рік). Це близько 0,5% федерального бюджету, що в півтора рази нижче, ніж у середньому за останні 40 років, і в дев’ять разів нижче, ніж у піковому 1966 р., під час програми Apollo.
У будь-якому випадку, проекти такого масштабу не реалізовувалися вже чотири десятиліття — останній раз людина літав на Місяць у 1972 р. Крім того, зараз у США вперше за півстоліття взагалі немає пілотованих кораблів — на МКС американці літають на російських кораблях «Союз» у складі міжнародних експедицій (недавно звідти повернулася вже 41-я, натомість вирушила 42-я). Враховуючи нинішній стан політичних відносин і поступове згортання програм співробітництва, в довгостроковій перспективі співпраця США з РФ під питанням, тому поява власної пілотованої програми для Штатів стає не те щоб критичною, але важливим завданням.
Можливо, паралельно з новою програмою будуть змінені та пріоритети американців в космосі. Критики поточної політики у цій сфері відзначають, що регулярно витрачати гроші на польоти до МКС безглуздо, цю практику треба було давно припинити. Мовляв, ближній космос повинен стати повністю комерційним і автоматичним. Для більшості наукових досліджень досить роботів, запускати людей на навколоземну орбіту має сенс тільки у виняткових випадках, на кшталт ремонту телескопа Хаббл. Вивільнені гроші NASA могла б спрямувати на вивчення далекого космосу. Наприклад, на пілотовані польоти на Місяць, Марс і астероїди або, з часом, навіть далі.
До того ж, цього разу Оріона є конкуренти, що повинно прискорити прогрес. Крім державної NASA, розробкою пілотованих кораблів займаються дві приватні американські компанії — Boeing і Space X (їх дітища називаються CTS100 і Dragon V2, відповідно). Поки що ближче до можливої мети Dragon, поточна (непилотируемая) версія якого вже кілька разів бувала на орбіті і у якого також є потужний термічний щит, як у Оріона. Крім того, Space X робить власні ракети-носії. Так що плани засновника компанії Елона Маска (засновник також PayPal і Tesla Motors, стан $9,3 млрд.) особисто злітати на Марс не тільки реальні — вони можуть бути реалізовані раніше польоту туди Оріона.