Ракета-носитель SLS¶

Ракета-носитель SLS (Space Launch System, букв. «Система космического запуска») — это американская сверхтяжёлая ракета-носитель, разработанная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) для пилотируемых экспедиций за пределы низкой околоземной орбиты, в том числе к Луне и Марсу. SLS является ключевым элементом программы NASA «Артемида» (Artemis), нацеленной на возвращение человека на Луну. Ракета была спроектирована на основе технологий, использованных в программе «Спейс шаттл» (Space Shuttle) и ракете-носителе «Арес V» (Ares V), которая разрабатывалась в рамках закрытой программы «Созвездие» (Constellation).

¶История

¶Предпосылки и разработка

После завершения программы «Спейс шаттл» в 2011 году NASA столкнулось с необходимостью создания новой сверхтяжёлой ракеты для пилотируемых полётов за пределы низкой орбиты. В 2010 году президент США Барак Обама объявил о новой космической стратегии, предусматривающей полёт к астероиду и последующую экспедицию на Марс. В 2011 году NASA официально начало разработку SLS, используя наработки по программе «Созвездие», отменённой в 2010 году. Основным подрядчиком по созданию ракеты стала компания Boeing (головной интегратор и разработчик первой ступени), а также Aerojet Rocketdyne (двигатели RS-25) и Northrop Grumman (твёрдотопливные ускорители).

¶Первый запуск (Artemis I)

Первый испытательный полёт SLS, получивший обозначение Artemis I, состоялся 16 ноября 2022 года. Ракета в конфигурации Block 1 успешно вывела на траекторию полёта к Луне беспилотный корабль «Орион» (Orion). Продолжительность миссии составила 25 дней, 10 часов и 53 минуты. Корабль облетел Луну, вышел на дальнюю ретроградную орбиту и благополучно приводнился в Тихом океане 11 декабря 2022 года. Этот полёт подтвердил работоспособность ракеты и её основных систем.

¶Планируемые миссии

Второй полёт SLS (Artemis II) запланирован на сентябрь 2025 года. Он предполагает облёт Луны с экипажем на борту корабля «Орион». Третий полёт (Artemis III) должен стать первой с 1972 года пилотируемой посадкой на Луну. В перспективе NASA планирует использовать SLS для доставки модулей лунной орбитальной станции Lunar Gateway и для марсианских экспедиций.

¶Конструкция и характеристики

SLS представляет собой двухступенчатую ракету-носитель с боковыми твёрдотопливными ускорителями. Ракета существует в нескольких конфигурациях, отличающихся грузоподъёмностью и используемыми ступенями.

¶Первая ступень (Core Stage)

Первая ступень, или центральный блок, является основной несущей конструкцией ракеты. Она имеет высоту около 65 метров и диаметр 8,4 метра. Ступень оснащена четырьмя жидкостными ракетными двигателями RS-25, работающими на жидком водороде и жидком кислороде. Эти двигатели являются модернизированной версией двигателей, использовавшихся на «Спейс шаттле». В конфигурации Block 1 каждый двигатель развивает тягу около 1900 кН в вакууме. Топливные баки ступени вмещают около 2,7 миллиона литров криогенного топлива.

¶Твёрдотопливные ускорители (SRB)

С двух сторон к первой ступени крепятся два модернизированных твёрдотопливных ускорителя (SRB), также основанных на конструкции ускорителей «Спейс шаттла». Каждый ускоритель имеет длину около 54 метров и диаметр 3,7 метра. Они обеспечивают около 75% общей тяги на старте. Время работы ускорителей составляет примерно 126 секунд, после чего они отделяются и падают в океан. Ускорители не подлежат повторному использованию.

¶Вторая ступень (ICPS / EUS)

В конфигурации Block 1 в качестве второй ступени используется Временный криогенный разгонный блок (ICPS — Interim Cryogenic Propulsion Stage), созданный на основе верхней ступени ракеты Delta IV компании United Launch Alliance. ICPS оснащён одним двигателем RL-10, работающим на жидком водороде и жидком кислороде. Он обеспечивает довыведение полезной нагрузки на траекторию полёта к Луне. Для более тяжёлых конфигураций (Block 1B и Block 2) разрабатывается Исследовательская верхняя ступень (EUS — Exploration Upper Stage) с четырьмя двигателями RL-10, что позволит значительно увеличить грузоподъёмность.

¶Полезная нагрузка

SLS предназначена для вывода на траекторию к Луне пилотируемого корабля «Орион» (массой около 26 тонн) и дополнительных грузов. В конфигурации Block 1 ракета способна вывести на траекторию к Луне до 27 тонн полезной нагрузки. В конфигурации Block 1B грузоподъёмность возрастёт до 38 тонн, а в Block 2 — до 43 тонн. Для сравнения, ракета «Сатурн V» могла выводить на траекторию к Луне до 45 тонн.

¶Конфигурации

SLS разрабатывается в нескольких модификациях, отличающихся конструкцией верхней ступени и мощностью ускорителей.

¶Block 1

Базовая конфигурация, использованная в миссии Artemis I. Включает центральный блок с четырьмя двигателями RS-25, два твёрдотопливных ускорителя и вторую ступень ICPS. Эта версия обеспечивает грузоподъёмность до 27 тонн на траекторию к Луне.

¶Block 1B

Планируемая конфигурация, которая заменит ICPS на более мощную верхнюю ступень EUS. Это позволит увеличить грузоподъёмность до 38 тонн. Block 1B также будет использоваться для доставки крупных грузов, таких как модули станции Lunar Gateway.

¶Block 2

Наиболее мощная конфигурация, которая будет включать модернизированные твёрдотопливные ускорители (Boeing Advanced Booster) и верхнюю ступень EUS. Грузоподъёмность на траекторию к Луне составит до 43 тонн, что сравнимо с «Сатурном V». Эта версия рассматривается как основная для марсианских миссий.

¶Критика и проблемы

SLS неоднократно подвергалась критике со стороны экспертов и общественности. Основные претензии касаются высокой стоимости и длительных сроков разработки. По данным NASA, общая стоимость программы SLS (включая разработку, производство и эксплуатацию) на момент первого запуска превысила 23 миллиарда долларов. Каждый запуск ракеты оценивается в 2–4 миллиарда долларов, что значительно дороже, чем у частных компаний, таких как SpaceX (ракета Falcon Heavy — около 90 миллионов долларов за запуск, Falcon 9 — около 67 миллионов).

Критики также отмечают, что SLS использует устаревшие технологии, заимствованные из программы «Спейс шаттл», что делает её менее эффективной по сравнению с современными разработками. В частности, многоразовые ускорители «Спейс шаттла» были перепроектированы в одноразовые, что увеличило стоимость. Кроме того, программа SLS неоднократно сталкивалась с задержками: первоначально первый запуск планировался на 2017 год, но состоялся лишь в 2022 году.

Сторонники SLS указывают на то, что ракета является единственной на данный момент сверхтяжёлой ракетой, способной выводить пилотируемый корабль «Орион» на траекторию к Луне без дополнительных разгонных блоков. Также отмечается, что SLS обеспечивает высокий уровень безопасности для экипажа благодаря использованию проверенных технологий.

¶Интересные факты

• Двигатели RS-25, используемые на первой ступени SLS, являются модернизированными версиями двигателей, которые впервые были запущены в 1981 году на «Спейс шаттле». Некоторые из них уже совершили до 19 полётов.
• Твёрдотопливные ускорители SLS являются самыми мощными из когда-либо созданных: каждый из них развивает тягу около 16 000 кН на старте.
• Высота SLS в конфигурации Block 1 составляет 98 метров, что делает её одной из самых высоких ракет в истории (выше «Сатурна V» на 8 метров).
• На момент первого запуска SLS была самой мощной ракетой в мире по тяге на старте (около 39 000 кН), превосходя «Сатурн V» (около 34 000 кН).

¶Источники

• NASA. Space Launch System (SLS) Overview. NASA Facts, 2022.
• Berger, Eric. «NASA’s SLS rocket is finally ready to launch — but at what cost?» Ars Technica, 2022.
• Space Launch System Program. «Artemis I Mission Overview». NASA, 2022.
• Boeing. «SLS Core Stage: The Backbone of NASA’s Deep Space Exploration». Boeing, 2021.
• Northrop Grumman. «Solid Rocket Boosters for SLS». Northrop Grumman, 2020.