Перш ніж хоча б один астронавт зможе ступити на Місяць за нинішнім планом NASA Artemis, архітектура місії передбачає щонайменше 15 окремих запусків ракет — і все це лише для того, щоб дозаправити місячний посадковий модуль, який чекає на орбіті. Це число рідко потрапляє в найяскравіші кадри трансляції запуску, але воно говорить про справжню складність цього зворотного шляху більше, ніж будь-який кадр ракети, що злітає зі стартового майданчика.
Artemis — це кампанія NASA з повторного відправлення астронавтів на Місяць, що закриває прогалину, яка триває з 1972 року, причому агентство планує включити до складу екіпажу першу жінку, яка коли-небудь ступить на місячну поверхню. Повернутися туди знову, понад п'ять десятиліть по тому, виявилося набагато складнішою інженерною задачею, ніж будь-коли були перші висадки на Місяць.
Складові цієї задачі — нова ракета, капсула, яка вже має льотний досвід, і невелика космічна станція, побудована так, щоб більшу частину свого існування проводити без жодної людини на борту. Разом вони пояснюють, чому фраза "повернутися на Місяць" насправді набагато складніша, ніж здається.
Рівно п'ятдесят років потому
Коли капсула Artemis I нарешті приводнилася, дата не була випадковою: вона досягла поверхні рівно через 50 років день у день після місії Apollo 17 — останньої місії, що доставила екіпаж на поверхню Місяця. Втім, NASA не довелося заглиблюватись так далеко в минуле в пошуках уже випробуваного в польоті обладнання. Капсула Orion, серце програми Artemis, уже здійснила політ у космос роками раніше — у грудні 2014 року, на іншій ракеті, виключно для перевірки того, чи витримає її тепловий екран повернення з глибокого космосу.
Цей розрив між капсулою, яка мала фору, і ракетою, якій до готовності залишалися ще роки, показує, звідки насправді бралася більшість затримок Artemis. Orion був здебільшого перевіреною технологією; апарат, що мав нести її, — ні.
Ракета, аварійний люк і капсула з досвідом
Ракета, яка врешті підняла Orion зі стартового майданчика, — це Space Launch System, і її перший ступінь спирається на обладнання, якому NASA вже довіряла: чотири двигуни RS-25, ту саму родину двигунів, що три десятиліття живила флот шаттлів.
На папері SLS — найпотужніша ракета, яку коли-небудь допускали до перевезення екіпажу людей: під час старту вона розвиває тягу 39 меганьютонів — більше, ніж будь-який інший пілотований носій в історії. Утім, сама лише тяга не розповідає всієї історії. Якщо врахувати, скільки маси ракета реально здатна відправити до Місяця, SLS доставляє приблизно 27 метричних тонн на місячну траєкторію — лише близько половини того, що міг нести Saturn V часів Apollo з корисним навантаженням 48,6 метричної тонни. Більший двигун автоматично не означає більшу доставку.
Перш ніж усю цю потужність застосують у пілотованому польоті, NASA спершу перевіряє план евакуації. Випробування Ascent Abort-2 було розроблене довкола одного конкретного найгіршого сценарію: чи здатна система аварійного порятунку Orion відвести капсулу з екіпажем від SLS, якщо щось піде не так у момент підйому, коли космічний апарат зазнає найбільшого аеродинамічного навантаження.
Космічна станція, побудована літати порожньою
Коли Orion досягне навколомісячного простору, план передбачає стикування зі станцією Gateway, яка має стати першим міжнародним форпостом, коли-небудь збудованим на орбіті навколо Місяця.
За мірками орбітальних форпостів Gateway буде скромною — близько 20 метрів завдовжки проти приблизно 50 метрів Міжнародної космічної станції — але все ж вона розрахована на те, щоб екіпаж міг жити на борту протягом періодів до трьох місяців поспіль.
Проте більшу частину часу на борту нікого не буде. Власна траєкторія Gateway навколо Місяця розташовує її приблизно у 1 000 разів далі від Землі, ніж станцію на низькій навколоземній орбіті, і форпост проєктують так, щоб він міг довго функціонувати без екіпажу, зокрема самостійно виконувати технічне обслуговування за допомогою роботизованих систем, очікуючи прибуття наступного екіпажу.
Шестиденна петля, а не коло
До того ж Gateway не просто кружлятиме навколо Місяця. Її запланована гало-орбіта — це витягнутий еліпс тривалістю шість з половиною днів, який наближається до місячної поверхні на відстань лише 7000 км, перш ніж знову віддалятися до приблизно 70 000 км у глибокий космос.
Ця незвична форма вирішує реальну проблему: більшості ракет просто бракує потужності, щоб пролетіти напряму від Землі до місячної поверхні й назад за один рейс. Натомість Gateway має слугувати пересадковим пунктом — спершу дістатися станції, а вже потім здійснити окремий, менший стрибок на поверхню і назад.
Перші два модулі, які сформують станцію, — це енергетично-двигунний модуль NASA та житловий модуль під назвою HALO, який також нестиме комунікаційний ретранслятор Lunar Link і пару європейських приладів, призначених для моніторингу радіації.
Чому для однієї висадки на Місяць потрібно 15 запусків
Ті п'ятнадцять запусків, згадані на початку, пояснюються тим, як нинішній місячний посадковий модуль отримує паливо. Замість того, щоб стартувати вже заповненим, модуль розрахований на дозаправку вже після виходу на орбіту, а це означає, що окрема ракета-танкер має неодноразово летіти, стикуватися і передавати паливо — ще до того, як на борт піднімається будь-який екіпаж. Для дозаправки модуля перед однією спробою пілотованої посадки потрібно щонайменше 15 таких запусків, через що сам спуск на поверхню виглядає майже простим порівняно з усім, що має відбутися на орбіті заздалегідь.
Партнери та ціни
Ніщо з цього не дається дешево, і ніщо з цього не робить NASA поодинці. Очікується, що програми, пов'язані з Artemis, коштуватимуть приблизно 93 мільярди доларів за фінансові 2012–2025 роки, причому кожен із перших запусків Artemis оцінюють приблизно у 4,1 мільярда доларів.
Щоб розподілити як витрати, так і навантаження, NASA підписала необов'язкові до виконання Угоди Artemis, які визначають принципи мирного співробітництва в космосі; серед підписантів — Канада та Японія, а також щонайменше 18 інших країн-учасниць. Екіпаж Artemis II безпосередньо відображає це партнерство, здійснюючи спільний політ як один із наразі найпомітніших міжнародних результатів програми.
Чого двадцять років роботи МКС навчили NASA
Значна частка впевненості, що стоїть за Artemis, походить із набагато ближчої лабораторії. NASA зазначає, що подорож до Місяця охоплює приблизно у 1 000 разів більшу відстань, ніж подорож до космічної станції на низькій навколоземній орбіті, — стрибок, через який будь-який запас міцності систем життєзабезпечення й навігації стає значно менш прощаючим до помилок.
Цей досвід — не просто зміцнення впевненості, він безпосередньо змінив плани щодо обладнання. Майже 20 років безперервної роботи систем життєзабезпечення на борту космічної станції дали змогу інженерам переробити системи, заплановані для майбутніх місій на Марс, зменшивши їхню масу на 36% — вагу, яку інакше довелося б виводити на орбіту за величезні кошти.