Головоломка «Артемиды»: технические вызовы обновленной миссии Artemis III
Миссия Artemis II успешно завершилась 11 апреля 2026 года. Экипаж корабля Orion вернулся на Землю, облетев Луну. Но за этим успехом уже просматривается головоломка. Она касается следующего этапа — Artemis III. В нюансах разобрался эксперт Pro Космоса Игорь Афанасьев.
В документах NASA и отчетах GAO зафиксирован фундаментальный сдвиг. Полет Artemis III, изначально задуманный как возвращение человека на Луну в 2027 году, трансформируется в испытания на низкой околоземной орбите. Причины две. Первая — неготовность системы посадки HLS (Human Landing System). Вторая — задержки с новыми лунными скафандрами от компании Axiom Space. Однако ключевым фактором также стали опасения Совета по безопасности (ASAP) относительно рисков первой высадки без предварительных испытаний стыковки в космосе.
В связи с этим NASA вынуждено вернуться к схеме, напоминающей полет Apollo 9 в марте 1969 года, и отработать стыковку и совместное маневрирование корабля с посадочным модулем вблизи Земли.
Artemis III: дата запуска, экипаж и главные цели промежуточной миссии перед высадкой на Луну
Стыковка космического корабля Orion: Starship HLS или Blue Moon Mark2
Основной смысл полета Artemis III в новом облике — детальная проверка взаимодействия корабля Orion с посадочными модулями. Некоторые из них по своим массово-габаритным характеристикам значительно превосходят все, что когда-либо стыковалось в космосе. Поскольку именно концепция «лендеров» сегодня является наиболее слабым и неопределенным звеном программы, NASA жизненно необходимо протестировать их функциональность вблизи Земли.
Первый и наиболее обсуждаемый вариант — Starship HLS от компании SpaceX. Это колоссальная система 50 м в высоту, 9 м в диаметре с массой на окололунной орбите более 1300 т. Полезная нагрузка при посадке на Луну — до 100 т. По объему обитаемого пространства он превосходит Orion в десятки раз.
Для полноценной работы Starship HLS требуется отработка технологии орбитальной дозаправки криогенным топливом — пока нерешенная инженерная задача. В ходе миссии Artemis III на низкой орбите планируется проверить не только физический контакт стыковочных узлов, но и динамику управления такой массивной связкой. Инерция Starship HLS столь велика, что система управления Orion потребует ювелирной настройки алгоритмов для предотвращения опасных возмущений в момент касания.
Второй вариант — модуль Blue Moon MK2 от компании Blue Origin. Он скромнее: высота 16 м, стартовая масса около 49 т. Несмотря на меньшие габариты и более консервативную по сравнению со Starship архитектуру, он использует двигатели на жидком водороде и кислороде.
Главная задача здесь — подтверждение надежности криогенных систем модуля (Cryogenic Fluid Management) при длительном нахождении в космосе. Отработка протоколов обмена телеметрией, проверка работы переходных шлюзов и систем жизнеобеспечения в состыкованном состоянии — вот те реальные цели, которые диктуют необходимость пуска, даже если Луна временно остается недосягаемой.
Ракета для космического корабля Orion: проблемы SLS
Несмотря на наличие теоретических альтернатив, основным и фактически единственным утвержденным носителем для корабля Orion остается сверхтяжелая ракета SLS (Space Launch System). Однако ее использование в штатной конфигурации Block 1 для работы на низкой околоземной орбите сталкивается с серьезной проблемой производственной логистики и баллистической целесообразности.
Критический по своей дефицитности компонент в архитектуре SLS Block 1 — вторая ступень ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage). Само слово «Interim» (промежуточная) в названии подчеркивает ее временный статус: блок был адаптирован из верхней ступени ракеты Delta IV. По замыслу создателей, он должен был использоваться только в первых полетах, уступив место более мощной «постоянной» ступени EUS (Exploration Upper Stage) на версии SLS Block 1B. Однако сейчас от этого варианта носителя отказались из экономических соображений, поэтому остается уповать на ICPS.
Тратить ICPS на околоземный тест Artemis III — значит поставить под угрозу график последующих за этим полетом лунных экспедиций. Именно поэтому можно рассмотреть вариант пуска SLS в конфигурации, где центральный блок и боковые ускорители выводят на околоземную орбиту Orion напрямую, без использования ICPS.
Энергетический потенциал SLS поражает: центральный блок вместе с двумя пятисекционными твердотопливными ускорителями способен доставить на низкую орбиту до 75 т полезной нагрузки. Для пилотируемого 26-тонного корабля Orion этого более чем достаточно. Но здесь инженеры сталкиваются с серьезным техническим вызовом — проблемой утилизации отработанной центральной ступени.
Если ракета выводит Orion напрямую на устойчивую круговую орбиту, то и сама ступень становится искусственным спутником Земли. Огромная пустая конструкция длиной 65 м и массой около 90 т.
Оставить такой массивный объект на орбите в качестве неуправляемого космического мусора NASA не может. Сход махины с орбиты в непредсказуемой точке несет неприемлемые риски для населенных районов.
Установка на уже изготовленные центральные блоки систем активного сведения с орбиты потребует вмешательства в конструкцию и установки дополнительных двигателей. Это затянет сроки подготовки на годы.
Единственным баллистически грамотным выходом видится использование схемы, отработанной в программе Space Shuttle. Центральный блок SLS должен прекратить работу, чуть-чуть не добирая до первой космической скорости. Orion отделяется от носителя на суборбитальной траектории. Это гарантирует падение пустой ступени в заданной «антиподной» точке мирового океана.
После разделения Orion по инерции достигает апогея заданной траектории. Там двигательная установка служебного модуля ESM выполняет «импульс скругления». Маневр поднимает перигей из плотных слоев атмосферы, формируя устойчивую круговую орбиту.
Расход характеристической скорости на компенсацию недобора в 150 м/с является штатным для ESM. Примерно столько тратили на довыведение на орбиту корабли Space Shuttle и «Буран», включая бортовые двигатели.
У «Ориона» после завершения выведения остается запас в скорости более 1100 м/с. Его с избытком хватит на фазирование, многократные попытки сближения и стыковки с модулями Starship или Blue Moon при полном соблюдении принятых в американской практике коэффициентов резервирования ресурсов.
Стоимость одного пуска ракеты SLS
Обсуждение любого сценария неизбежно упирается в вопрос стоимости. В современных реалиях она выглядит аномально высокой даже для сверхтяжелого носителя. Один пуск SLS в базовой конфигурации обходится бюджету NASA в сумму от $2,2 до 4 млрд. Для сравнения: это сопоставимо с годовым бюджетом космических программ некоторых развитых стран. Почему же цифры столь велики?
Прежде всего, в эту стоимость заложено содержание уникальной и крайне громоздкой наземной инфраструктуры Космического центра имени Кеннеди. Подготовка SLS требует использования гигантского здания вертикальной сборки VAB, модернизированных гусеничных транспортеров и специализированной мобильной пусковой платформы ML-1. Содержание этого комплекса — фиксированные расходы, они не зависят от частоты пусков.
Кроме того, производственная цепочка SLS крайне рассредоточена. Двигатели RS-25 поставляет Aerojet Rocketdyne, твердотопливные ускорители — Northrop Grumman, а центральный блок интегрируется на сборочном заводе в Мишу (Новый Орлеан) силами корпорации Boeing. Такая структура контрактов обеспечивает политическую поддержку программы, но делает систему крайне инертной и дорогой.
Для миссии на низкой околоземной орбите, которую теоретически могли бы выполнить коммерческие носители тяжелого класса, такие расходы выглядят чрезмерными. Однако именно дороговизна SLS и дефицит вторых ступеней ICPS заставляют инженеров рассматривать «усеченные» варианты пуска, чтобы оправдать существование системы в условиях задержки лунных компонентов.
Альтернативы ракете SLS: Vulcan Centaur или New Glenn
Если отложить политические обязательства NASA и выступить «адвокатом дьявола», вопрос о «пересадке» Orion на коммерческие ракеты для околоземных тестов выглядит логичным. Экономический стимул очевиден: пуск Falcon Heavy в одноразовой конфигурации стоит около $150–200 млн, пуски Vulcan Centaur или New Glenn — в сопоставимые суммы. Теоретическая экономия может превысить два миллиарда долларов за полет. Однако барьеры превращают эту идею в инженерный и бюрократический лабиринт.
Геометрический и аэродинамический конфликт
Носители Vulcan (диаметр 5,4 м) и New Glenn (7 м) подходят по габаритам, но интеграция 26-тонного Orion требует индивидуального подхода.
Для Vulcan в конфигурации VC6 (27,2 т на низкой околоземной орбите) выведение корабля штатно по массе. Диаметр второй ступени Centaur V (5,4 м) почти совпадает с пятиметровым интерфейсом Orion, что позволяет использовать компактную адаптерную ферму. Для New Glenn избыточная грузоподъемность (45 т) снимает вопросы тяги, но из-за семиметрового диаметра ступени нужен переходной конус.
Главная сложность — в системе управления. Размещение 26 т «в голове» меняет динамику связки по сравнению с типовыми нагрузками. Корректировка алгоритмов управления вектором тяги — не слишком сложная по нынешним меркам процедура, но требует полной верификации математических моделей. Перенастройка и коррекция программы полета обязательны — без них безопасное прохождение участка максимального скоростного напора невозможно.
Интерфейсы и системы жизнеобеспечения
Еще одна проблема — наземные и бортовые интерфейсы. Orion требует специфических соединений для предстартового обслуживания: заправки, термостатирования, электропитания и каналов связи до отрыва от стола. На коммерческих площадках (LC-39A для Falcon, SLC-41 для Vulcan) таких «пуповин» нет. Создание инфраструктуры обслуживания экипажа (герметичный посадочный мост, системы эвакуации) потребует сотен миллионов долларов и многих лет строительства.
Фактор сертификации (Human-Rating)
Главное препятствие — допуск к пилотируемым пускам. Ни Falcon Heavy, ни Vulcan не сертифицированы для перевозки людей. Процедура Human-Rating в NASA — многолетний аудит каждой заклепки, подтверждённый десятками успешных беспилотных стартов. Для программы «Артемида» попытка сертифицировать носитель под один околоземный полет — бессмысленная трата времени и средств.
Какую ракету для Artemis III выберет NASA
Впрочем, все изложенное выше — не официальный план NASA, а скорее инженерное упражнение. Автор предлагает читателю один из возможных вариантов. Как именно поступит агентство — пока неясно. Скорее всего, NASA сохранит штатную конфигурацию SLS с верхней ступенью, не рискуя графиком.
Но если вернуться к нашему мысленному эксперименту: использование ракеты без верхней ступени ICPS выглядит наиболее жизнеспособным техническим компромиссом для миссии Artemis III в ее новом облике.
Несмотря на колоссальную стоимость пуска SLS, это единственный путь, позволяющий NASA сохранить график миссий и не ввязываться в авантюрные по срокам процедуры адаптации альтернативных ракетных систем. Баллистическая схема с суборбитальным разделением и последующим довыведением корабля силами собственного двигателя модуля ESM выглядит изящным и безопасным решением проблемы утилизации центрального блока.
Главный вывод: Orion в данном сценарии перестает быть пассивной полезной нагрузкой и фактически берет на себя роль верхней ступени ракеты. Это потребует от экипажа и наземных служб безупречной отработки циклограммы включения двигателя в апогее суборбитальной траектории, но взамен даст бесценный опыт управления кораблём в условиях дефицита энергетических ресурсов.
Миссия Artemis III трансформируется из триумфальной высадки в суровый экзамен для транспортной системы. Успешная стыковка с тяжелыми посадочными модулями Starship HLS или Blue Moon на околоземной орбите станет подтверждением того, что баллистическая гибкость Orion позволяет двигаться вперед даже при временной недоступности лунной поверхности.
Ситуация примечательна: сначала разработчики программы создали себе масштабную задачу в виде лунных модулей, чьи габариты и инерция несоизмеримы с возможностями самого корабля, а теперь это инженерное противоречие приходится преодолевать ценой изменения всей схемы полета. Чтобы обеспечить саму возможность встречи с этими «гигантами» на орбите, баллистикам пришлось задействовать энергетические резервы двигательной установки служебного модуля ESM.
Как устроен и работает космический корабль Orion — рассказывали здесь.
