SpaceX показала эскиз буксира, который сведет МКС с орбиты
В конце июня NASA доверило SpaceX разработать буксир, который безопасно сведет с орбиты Международную космическую станцию после окончания срока ее эксплуатации. И теперь, спустя три недели, американская компания представила концепт будущего космического корабля. Он будет создан на базе грузовика Dragon Cargo и получит не только дополнительные двигатели, но и увеличенный грузовой отсек — это позволит залить в него в шесть раз больше топлива.
Некоторые наблюдатели не исключали, что будущий «могильщик» МКС, который пока получил обозначение U.S. Deorbit Vehicle (USDV), будет создан на базе Starship. Однако SpaceX все же сделала выбор в пользу Dragon-2, успешно зарекомендовавшего себя на практике — его грузовая (Cargo) и пилотируемая (Crew) версии уже на протяжении нескольких лет благополучно доставляют на орбиту припасы и экипажи. Что же касается Starship, то он имеет слишком большую тягу по сравнению с теми требованиями, которые запросило NASA.
Ни один из существующих космических аппаратов не сможет обеспечить контролируемое сведение МКС с орбиты из-за огромной массы комплекса (более 420 тонн). Тем не менее на видеоконференции, посвященной планам спуска, менеджер программы МКС в НАСА Дана Вайгель сказала: «Прежде всего, при проектировании данного аппарата нам требуются высокая надежность и отказоустойчивость. Поэтому в запросе предложений на проект нового корабля мы попросили максимально использовать уже имеющееся и проверенное в полетах "железо", в надежности которого нет сомнений. В USDV мы, безусловно, можем использовать оборудование и системы, которые уже летали и тестировались в космосе».
Созданный на основе Dragon-2 космический буксир будет оснащен 46 двигателями Draco: 16 из них установят на самом корабле, а остальные 30 — в грузовом отсеке, который будет в два раза длиннее, чем у обычного грузовика Dragon Cargo. Снаружи отсека монтируются основные (на корпусе) и дополнительные (на раздвижных панелях) солнечные батареи, а внутрь предполагается загрузить гораздо больше топлива (16 тонн). При этом для сведения МКС с орбиты планируется задействовать от 22 до 26 двигателей, которые обеспечат тягу в 10 тысяч ньютонов. Напомним, у обычных кораблей типа Dragon 2 — что грузовых, что пилотируемых — весь запас топлива (2,5 тонны) и все двигатели (18 Draco) установлены в многоразовом командном отсеке-капсуле; в грузовом отсеке «кузове» (или «багажнике») ни двигателей, ни топлива нет.
Общая масса космического буксира (включая топливо) составит 30 тонн. USDV, скорее всего, будет запущен на ракете сверхтяжелого класса Falcon Heavy. Выбрать носитель предстоит NASA. Учитывая, что вывести МКС из эксплуатации планируется в 2030 году (предварительная дата начала «утилизации» станции уже обозначена — январь 2031 года), а цель миссии USDV — управление станцией в течение длительного времени спуска — запуск корабля должен состояться за 18 месяцев до намеченного события. Следовательно, он должен быть готов к 2028 году.
Одна из сложных задач — сохранение целостности МКС во время плавного спуска. Станция представляет собой комбинацию объектов, включающих фермы, модули, солнечные батареи и радиаторы. Различные модули обеспечивают гермообъемы для жилья и экспериментов, а также порты для стыковки кораблей. Солнечные батареи и радиаторы обеспечивают выработку электроэнергии и терморегулирование МКС. Все это хозяйство надо будет ввести в атмосферу «одним куском».
Несмотря на то, что для спуска с орбиты NASA заказало корабль у SpaceX, специалисты планируют сначала плавно изменить рабочую орбиту станции, а уже потом воспользоваться ракетными двигателями. Из-за высокой потребности в топливе для выполнения тормозного импульса NASA предполагает сводить МКС с орбиты постепенно. Сначала USDV уменьшит высоту перигея до 300 километров, после чего станция будет плавно «падать вниз» под воздействием аэродинамического торможения в верхних слоях атмосферы. После того, как экипаж покинет МКС, операции по ориентации и формированию окончательной орбиты будут выполняться двигателями буксира, после чего ЦУП отдаст команду на тормозной импульс с последующим входом в атмосферу в заранее выбранном районе.
Что касается разрушения станции при спуске, NASA сообщило, что оно рассчитывается на основе наблюдений за сходом с орбиты других крупных конструкций, таких как «Мир» и Skylab. Инженеры ожидают, что разрушение будет происходить в три этапа. Сначала под воздействием набегающего потока отвалятся солнечные панели и радиаторы, затем отделятся от фермы, лопнут и распадутся на куски модули и, наконец, последует фрагментация крупных обломков и рассыпание фермы. По мере спуска обломков в атмосфере оболочка модулей и внутреннее оборудование разрушатся и сгорят в результате быстрого нагрева. Большая часть оборудования сгорит или испарится, и лишь самые тяжелые и толстостенные фрагменты достигнут поверхности земли в безопасном несудоходном месте Тихого океана.
Общая стоимость этого проекта, включая создание буксира и его запуск, подготовку МКС к своду с орбиты и прочие затраты, оценивается в $1,5 млрд. Большая часть из этих средств — около $843 млн — уйдет на разработку USDV (такова сумма контракта, заключенного между NASA и SpaceX в конце июня). В агентстве указали, что все его партнеры по МКС согласны с представленным планом по сведению станции с орбиты.
США, Япония, Канада и страны-участницы Европейского космического агентства договорились использовать МКС до 2030 года, в то время как правительство России в апреле 2023-го продлило эксплуатацию своего сегмента до 2028 года. С этого времени до 2030 года требовалось обеспечить активное управление орбитой без помощи российских кораблей «Прогресс». Спуск с орбиты был не единственным вариантом «утилизации» станции — также предлагались демонтаж и возвращение комплекса на Землю «по частям», поднятие станции на более высокую орбиту и передача ее частной компании.
