Human Landing System

Human Landing System (HLS) — это программа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) по разработке и созданию пилотируемого посадочного модуля для высадки астронавтов на поверхность Луны в рамках программы «Артемида». HLS является ключевым элементом лунной инфраструктуры, обеспечивающим транспортировку экипажа с окололунной орбитальной станции Lunar Gateway или непосредственно с пилотируемого корабля Orion на Луну и обратно.

История

Предпосылки

После завершения программы «Аполлон» в 1972 году пилотируемые посадки на Луну не осуществлялись. В 2017 году администрация США провозгласила возвращение на Луну в качестве стратегической цели, что привело к формированию программы «Артемида». В отличие от «Аполлона», где использовался единый лунный модуль, «Артемида» предусматривает создание долговременной инфраструктуры, включая орбитальную станцию Gateway и многоразовые посадочные аппараты.

Конкурс NextSTEP-2

В 2018 году NASA в рамках программы Next Space Technologies for Exploration Partnerships (NextSTEP-2) объявило конкурс на разработку концепций HLS. В 2019 году были отобраны 11 компаний для предварительных исследований. В апреле 2020 года NASA выбрало три компании для финального этапа разработки:

• Blue Origin (проект Blue Moon Mark 2) — в кооперации с Lockheed Martin, Northrop Grumman и Draper Laboratory.
• Dynamics (проект Starship HLS) — в кооперации с SpaceX.
• Dynetics (проект ALPACA) — в кооперации с Sierra Nevada Corporation.

Каждая компания получила контракты на сумму от 253 до 579 миллионов долларов США на разработку проектов в течение 10 месяцев.

Выбор подрядчика

В апреле 2021 года NASA объявило о заключении контракта с SpaceX на сумму 2,89 миллиарда долларов США на создание и демонстрацию Starship HLS. Решение вызвало критику со стороны Blue Origin, которая подала протест в Счётную палату США (GAO) и затем судебный иск. В ноябре 2021 года суд отклонил иск Blue Origin, и NASA продолжило работу со SpaceX.

В марте 2022 года NASA объявило о заключении дополнительного контракта с SpaceX на сумму 1,15 миллиарда долларов США на второй демонстрационный полёт (Артемида-4) с возможностью будущих опций.

В мае 2023 года NASA выбрало Blue Origin для разработки второго варианта HLS (Blue Moon Mark 2) с контрактом на сумму 3,4 миллиарда долларов США. Этот вариант предназначен для миссий после Артемиды-5.

Технические характеристики

Starship HLS (SpaceX)

Starship HLS представляет собой модификацию космического корабля Starship компании SpaceX. В отличие от стандартной версии, HLS не имеет теплозащиты и аэродинамических поверхностей, так как предназначен только для работы в вакууме и на Луне. Ключевые особенности:

• Размеры: высота около 50 метров, диаметр 9 метров.
• Масса: полезная нагрузка до 100 тонн на поверхность Луны (в конфигурации с дозаправкой).
• Двигатели: 6 двигателей Raptor 2 (3 вакуумных, 3 атмосферных) для манёвров в космосе и посадки. Для посадки на Луну используются только вакуумные двигатели, так как атмосфера отсутствует.
• Дозаправка: для достижения Луны Starship HLS требует многократной дозаправки на низкой околоземной орбите (LEO) с помощью танкеров Starship. По оценкам, требуется от 8 до 16 дозаправок.
• Посадка: посадка осуществляется на посадочные опоры, расположенные в нижней части корабля. Высота опор позволяет преодолевать неровности рельефа.
• Экипаж: рассчитан на до 4 астронавтов. Внутренний объём составляет около 1000 кубических метров, что значительно превышает объём лунного модуля «Аполлон».
• Шлюз: оснащён воздушным шлюзом для выхода на поверхность Луны.
• Энергоснабжение: солнечные батареи, размещённые на корпусе.

Blue Moon Mark 2 (Blue Origin)

Blue Moon Mark 2 — это посадочный модуль, разрабатываемый Blue Origin в кооперации с Lockheed Martin, Draper Laboratory, Boeing, Astrobotic и Honeybee Robotics. Ключевые особенности:

• Размеры: высота около 16 метров, диаметр 7 метров.
• Масса: полезная нагрузка до 16 тонн на поверхность Луны.
• Двигатели: 7 двигателей BE-7 (кислородно-водородные) с возможностью дросселирования до 10% тяги.
• Дозаправка: не требует дозаправки на орбите, выводится на траекторию к Луне с помощью разгонного блока (на базе New Glenn).
• Посадка: посадка осуществляется на 4 посадочные опоры.
• Экипаж: рассчитан на до 4 астронавтов.
• Шлюз: оснащён воздушным шлюзом для выхода на поверхность Луны.
• Энергоснабжение: солнечные батареи.

Применение

Программа «Артемида»

HLS является ключевым элементом программы «Артемида». Планируется, что модуль будет использоваться в следующих миссиях:

• Артемида-3 (ориентировочно 2025-2026 гг.): первая пилотируемая посадка на Луну с использованием Starship HLS. Экипаж из двух астронавтов (включая первую женщину) совершит посадку в районе Южного полюса Луны.
• Артемида-4 (ориентировочно 2028 г.): вторая пилотируемая посадка с использованием Starship HLS, доставка экипажа к станции Gateway.
• Артемида-5 (ориентировочно 2029 г.): первая посадка с использованием Blue Moon Mark 2.

Научные исследования

HLS обеспечит возможность проведения длительных научных экспедиций на поверхности Луны. Внутренний объём Starship HLS позволяет разместить лабораторное оборудование, а также использовать модуль в качестве временной базы для геологических исследований и сбора образцов.

Освоение Луны

В перспективе HLS может стать основой для создания постоянной лунной базы. Возможность дозаправки на орбите и многоразовое использование (в случае Starship HLS) снижают стоимость доставки грузов на Луну и делают возможным развёртывание инфраструктуры для добычи ресурсов (воды, реголита).

Критика

Программа HLS подвергается критике по нескольким направлениям:

• Стоимость: общая стоимость программы оценивается в десятки миллиардов долларов. Критики указывают на неоправданно высокие затраты в условиях ограниченного бюджета NASA.
• Технические риски: Starship HLS требует многократной дозаправки на орбите, что является сложной и неотработанной технологией. Существуют риски, связанные с работой двигателей в вакууме и посадкой на неровную поверхность.
• Сроки: изначально планировалось, что посадка состоится в 2024 году, однако сроки неоднократно переносились. В настоящее время ожидается, что посадка состоится не ранее 2025-2026 годов.
• Монополизация: выбор единственного подрядчика (SpaceX) вызвал критику со стороны конкурентов и части политиков, указывающих на необходимость конкуренции для снижения стоимости и повышения надёжности.

Перспективы

В случае успешной реализации программы HLS станет первым пилотируемым лунным модулем, созданным в XXI веке, и первым, использующим технологии дозаправки на орбите. Успех программы позволит NASA и его партнёрам приступить к созданию постоянной лунной базы и подготовке к пилотируемым полётам на Марс.

Источники

• NASA. (2021). Artemis III: NASA’s First Human Landing on the Moon in Over 50 Years.
• NASA. (2021). Source Selection Statement for the Human Landing System Option A.
• NASA. (2022). NASA Awards SpaceX Second Option for Artemis Lunar Lander.
• NASA. (2023). NASA Selects Blue Origin as Second Artemis Lunar Lander Provider.
• SpaceX. (2021). Starship Human Landing System.
• Blue Origin. (2023). Blue Moon Mark 2.
• U.S. Government Accountability Office. (2021). Decision on Protest of Blue Origin.
• Congressional Research Service. (2023). NASA’s Artemis Program: Human Landing System.