Артемида-1

Артемида-1 (англ. Artemis I) — это первый беспилотный испытательный полёт космического корабля «Орион» (Orion) в рамках американской лунной программы «Артемида» (Artemis), реализуемой Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA). Миссия стартовала 16 ноября 2022 года и завершилась 11 декабря 2022 года, продлившись 25 дней, 11 часов и 36 минут. Основной целью «Артемида-1» являлось тестирование систем космического корабля «Орион» и сверхтяжёлой ракеты-носителя Space Launch System (SLS) в условиях реального космического полёта, включая выход на окололунную орбиту и возвращение на Землю.

История

Программа «Артемида» была официально анонсирована NASA в 2019 году как продолжение пилотируемых исследований Луны, пришедшее на смену программе «Созвездие» (Constellation), закрытой в 2010 году. Ключевыми элементами программы стали ракета-носитель SLS и космический корабль «Орион», разработанные на основе технологий, созданных в рамках программы «Созвездие». Первоначально первый испытательный полёт (изначально обозначавшийся как Exploration Mission-1, EM-1) планировался на 2017 год, однако из-за технических сложностей, проблем с финансированием и последствий пандемии COVID-19 запуск неоднократно переносился.

Разработка SLS велась с 2011 года, а «Орион» прошёл первый суборбитальный испытательный полёт (EFT-1) в 2014 году. Для «Артемида-1» корабль был существенно доработан: установлены новые системы жизнеобеспечения, связи и теплозащиты. В 2021 году была проведена серия наземных испытаний и генеральная репетиция запуска (wet dress rehearsal), выявившая ряд неполадок, в том числе утечку водорода в системе заправки. После устранения проблем запуск состоялся 16 ноября 2022 года в 06:47 UTC (09:47 мск) с площадки 39B Космического центра имени Кеннеди во Флориде.

Цели и задачи

Основными задачами миссии «Артемида-1» являлись:

• Проверка ракеты-носителя SLS: оценка работы первой ступени с четырьмя жидкостными ракетными двигателями RS-25 и двух твердотопливных ускорителей, а также криогенной верхней ступени (ICPS) на базе двигателя RL-10.
• Испытание корабля «Орион»: тестирование систем управления, навигации, связи, терморегулирования и электропитания в условиях дальнего космоса.
• Проверка теплозащитного экрана: оценка способности абляционного покрытия выдерживать нагрев при входе в атмосферу Земли со второй космической скоростью (около 11 км/с).
• Тестирование системы аварийного спасения: в ходе полёта не проводилось, но система была проверена в штатном режиме.
• Отработка процедур сближения и стыковки (в перспективе для будущих пилотируемых миссий).
• Размещение наноспутников (кубсатов): на борту «Ориона» находились 10 малых спутников, предназначенных для научных исследований, в том числе изучения радиационной обстановки и поиска водяного льда на Луне.

Ход полёта

Запуск и вывод на траекторию

Запуск SLS состоялся 16 ноября 2022 года. Ракета-носитель успешно вывела корабль «Орион» на опорную орбиту, после чего верхняя ступень ICPS выполнила манёвр транслунной инъекции (TLI), направив корабль к Луне. Через несколько часов после старта «Орион» отделился от ICPS и начал автономный полёт.

Перелёт к Луне и выход на орбиту

Корабль совершил пролёт мимо Луны 21 ноября 2022 года, пройдя на расстоянии около 130 км от её поверхности. Затем, используя гравитационный манёвр, «Орион» вышел на ретроградную дальнюю окололунную орбиту (DRO — Distant Retrograde Orbit). На этой орбите корабль находился около шести дней, удаляясь от Луны на расстояние до 70 000 км. Это позволило провести тестирование систем связи на больших расстояниях и изучить радиационную обстановку.

Возвращение на Землю

1 декабря 2022 года «Орион» выполнил манёвр для схода с орбиты и начал обратный перелёт к Земле. 11 декабря 2022 года корабль вошёл в атмосферу Земли со скоростью около 39 400 км/ч (11 км/с). Теплозащитный экран выдержал нагрев до 2760 °C. После аэродинамического торможения последовательно раскрылись парашюты, и капсула приводнилась в Тихом океане у побережья Калифорнии. Корабль был поднят на борт десантного корабля USS Portland (LPD-27).

Космический корабль «Орион»

В миссии «Артемида-1» использовался корабль «Орион» (модуль экипажа, CM), разработанный компанией Lockheed Martin, и служебный модуль (ESM), построенный Европейским космическим агентством (ESA) на базе грузового корабля ATV. Служебный модуль обеспечивал корабль электроэнергией (с помощью солнечных батарей), двигательной установкой (основной двигатель — AJ10-190, работающий на гидразине и тетраоксиде азота), системами терморегулирования и хранения запасов воды и кислорода. Внутри модуля экипажа находились манекены, оснащённые датчиками радиации, для оценки воздействия космической среды на будущих астронавтов.

Ракета-носитель Space Launch System (SLS)

Для запуска «Артемида-1» использовалась конфигурация SLS Block 1. Она включала:

• Первая ступень: центральный блок с четырьмя двигателями RS-25 (модифицированные двигатели от Space Shuttle) и два боковых твердотопливных ускорителя (SRB) длиной 54 метра каждый.
• Верхняя ступень: криогенная ступень ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) с одним двигателем RL-10B-2, работающим на жидком водороде и кислороде.

Стартовая масса SLS Block 1 составляла около 2600 тонн. Ракета способна выводить на низкую околоземную орбиту до 70 тонн полезной нагрузки, а на траекторию к Луне — до 27 тонн.

Научная нагрузка

На борту «Ориона» находились 10 кубсатов (наноспутников), развёрнутых после выхода на траекторию к Луне. Среди них:

• Lunar IceCube — поиск водяного льда на Луне.
• LunIR — инфракрасная съёмка лунной поверхности.
• Near-Earth Asteroid Scout — исследование астероидов, сближающихся с Землёй.
• BioSentinel — изучение воздействия космической радиации на дрожжевые клетки.
• ArgoMoon — съёмка верхней ступени ICPS и тестирование технологий.

Часть кубсатов не смогла установить связь или вышла из строя после отделения, однако большинство выполнили свои задачи частично или полностью.

Результаты и значение

Миссия «Артемида-1» была признана успешной. Все основные системы корабля и ракеты-носителя отработали штатно, теплозащитный экран выдержал вход в атмосферу, а системы жизнеобеспечения и связи подтвердили работоспособность. Полученные данные позволили NASA подготовиться к пилотируемому полёту «Артемида-2», запланированному на 2024–2025 годы, в ходе которого экипаж из четырёх астронавтов облетит Луну без посадки. «Артемида-1» стала первым за более чем 50 лет (после миссии «Аполлон-17» в 1972 году) полётом космического аппарата, предназначенного для пилотируемых экспедиций, к Луне.

Критика и проблемы

Несмотря на общий успех, миссия столкнулась с рядом проблем:

• Утечка водорода при заправке ракеты, потребовавшая ремонта на стартовой площадке.
• Сбои в работе звёздных датчиков на корабле «Орион», которые были устранены программными методами.
• Потеря связи с некоторыми кубсатами.
• Высокая стоимость: общие затраты на программу SLS и «Орион» к моменту запуска превысили 40 миллиардов долларов, что вызвало критику со стороны ряда экспертов и политиков, указывавших на неоправданно высокую стоимость по сравнению с коммерческими альтернативами (например, ракетой Falcon Heavy компании SpaceX).

Источники

• NASA. Artemis I Mission Overview. — NASA, 2022.
• NASA. Space Launch System (SLS) Program. — NASA, 2022.
• European Space Agency. European Service Module for Orion. — ESA, 2022.
• Berger, E. (2022). «Artemis I launch: NASA’s return to the Moon». Ars Technica.
• Wall, M. (2022). «Artemis 1: 10 things to know». Space.com.