Space Launch System

Space Launch System (SLS) — это американская сверхтяжёлая ракета-носитель, разрабатываемая Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) для пилотируемых и грузовых полётов за пределы низкой околоземной орбиты, в первую очередь к Луне и Марсу. Программа SLS является ключевым элементом американской лунной программы «Артемида» (Artemis). Ракета была спроектирована как преемник космических кораблей «Спейс шаттл» и использует значительную часть их технологий и инфраструктуры.

История создания

Предпосылки и начало разработки

После завершения программы «Спейс шаттл» в 2011 году перед NASA встала задача создания нового тяжёлого носителя для пилотируемых миссий в дальний космос. В 2010 году президент США Барак Обама объявил о новой космической стратегии, предусматривающей полёт к астероиду и последующую экспедицию на Марс. В рамках этой стратегии в 2011 году был дан старт программе SLS. Разработка велась Центром космических полётов имени Маршалла (NASA) в Хантсвилле, штат Алабама.

Концепция и использование наследия шаттлов

Основным требованием к SLS было максимальное использование существующих технологий и производственных мощностей, созданных для «Спейс шаттла». Это позволило сократить сроки и стоимость разработки. В конструкцию ракеты вошли:

• Основные двигатели RS-25, ранее использовавшиеся на шаттлах (производства компании Aerojet Rocketdyne, ныне L3Harris).
• Твердотопливные ускорители (SRB), также созданные на базе ускорителей шаттлов, но с увеличенной длиной и тягой.
• Внешний бак (для первой модификации Block 1) был модифицирован под новые двигатели и топливную систему.

Хронология ключевых событий

• 2011 год — официальное начало программы SLS.
• 2014 год — завершение этапа предварительного проектирования (Preliminary Design Review).
• 2017 год — завершение этапа критического проектирования (Critical Design Review).
• 2020 год — завершение сборки первой ступени ракеты для миссии Artemis 1.
• 16 ноября 2022 года — первый успешный запуск SLS в рамках миссии Artemis 1. Ракета вывела на траекторию к Луне беспилотный корабль «Орион» (Orion).
• 2023 год — завершение анализа данных первого полёта, подтверждение готовности к пилотируемым миссиям.

Конструкция и характеристики

SLS представляет собой трёхступенчатую ракету-носитель (с учётом разгонного блока). Существует несколько модификаций, различающихся грузоподъёмностью и комплектацией.

Основные модификации

Первая ступень (Core Stage)

• Длина: 65 метров.
• Диаметр: 8,4 метра.
• Двигатели: 4 жидкостных ракетных двигателя RS-25 (модификация RS-25D/E), работающих на жидком водороде и жидком кислороде.
• Тяга: около 7,4 МН (на уровне моря) для Block 1.
• Топливо: жидкий водород (LH2) и жидкий кислород (LOX).

Твердотопливные ускорители (SRB)

• Длина: 54 метра (для Block 1).
• Диаметр: 3,7 метра.
• Тяга: каждый ускоритель развивает тягу около 16 МН (на уровне моря).
• Топливо: полибутадиенакрилонитрил (PBAN) с алюминием и перхлоратом аммония.
• Время работы: около 2 минут.

Разгонные блоки

• ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) — временный разгонный блок для миссий Block 1. Использует один двигатель RL-10B-2, работающий на жидком водороде и кислороде.
• EUS (Exploration Upper Stage) — перспективный разгонный блок для модификаций Block 1B и 2. Оснащается четырьмя двигателями RL-10C-3, что значительно увеличивает грузоподъёмность.

Система управления и аварийного спасения

Ракета оснащена современной цифровой системой управления полётом, а также системой аварийного спасения (LAS) для пилотируемого корабля «Орион», которая способна отвести корабль от ракеты в случае аварии на старте или в полёте.

Применение

Программа «Артемида»

SLS является основным носителем для миссий программы «Артемида», целью которой является возвращение человека на Луну и создание долговременной лунной базы.

• Artemis 1 (2022) — первый беспилотный полёт корабля «Орион» вокруг Луны.
• Artemis 2 (планируется на 2024–2025 годы) — первый пилотируемый облёт Луны с экипажем на борту.
• Artemis 3 (планируется на 2025–2026 годы) — первая высадка астронавтов на Луну, в том числе первой женщины и первого цветного человека.

Другие миссии

• Миссии к астероидам — SLS может использоваться для отправки зондов к астероидам, включая миссию по захвату астероида (ARM, отменена).
• Марсианская программа — в перспективе SLS (модификация Block 2) рассматривается как носитель для отправки тяжёлых грузов и пилотируемых кораблей к Марсу.
• Запуск крупных научных аппаратов — SLS способна выводить на орбиту тяжёлые космические телескопы и обсерватории, например, планируемый телескоп «WISE» (Wide-field Infrared Survey Telescope) или «LUVOIR» (Large UV/Optical/IR Surveyor).

Критика и проблемы

Программа SLS с самого начала подвергалась критике по нескольким направлениям:

• Высокая стоимость — разработка и эксплуатация SLS обходится в десятки миллиардов долларов. Стоимость одного запуска оценивается в 2–4 миллиарда долларов, что делает её одной из самых дорогих ракет в истории.
• Моноразовость — в отличие от многоразовых ракет (например, Falcon 9 компании SpaceX), SLS является полностью одноразовой, что увеличивает затраты на каждый запуск.
• Задержки и превышение бюджета — программа неоднократно откладывалась, а её бюджет вырос с первоначальных 10 миллиардов долларов до более чем 30 миллиардов к моменту первого полёта.
• Технологическая устарелость — использование двигателей и ускорителей, разработанных в 1970-х годах, вызывает вопросы о соответствии современным требованиям по надёжности и эффективности.
• Конкуренция с частными компаниями — с появлением сверхтяжёлой ракеты Starship (SpaceX) и других частных носителей, SLS теряет монополию на тяжёлые грузы, что ставит под вопрос её дальнейшее финансирование.

Интересные факты

• Первый запуск SLS (Artemis 1) стал самым мощным запуском в истории NASA на тот момент — ракета развила тягу около 39,1 МН, что примерно на 13% больше, чем у «Сатурна-5».
• Двигатели RS-25, используемые на SLS, являются одними из самых надёжных в истории — ни один из них не вышел из строя в полёте за всю программу шаттлов.
• Твердотопливные ускорители SLS являются самыми мощными из когда-либо созданных — каждый из них развивает тягу, превышающую тягу 14 реактивных двигателей Boeing 747.
• Программа SLS является одним из крупнейших проектов NASA по созданию инфраструктуры для пилотируемых полётов за пределы низкой орбиты.

Источники

• NASA. «Space Launch System (SLS) Overview». Marshall Space Flight Center.
• NASA. «Artemis I Mission Overview». Kennedy Space Center.
• NASA. «Space Launch System: A New Era of Exploration». 2022.
• Congressional Research Service. «NASA’s Space Launch System (SLS): A Brief Overview». 2023.
• Berger, E. «The Space Launch System: A History of Delays and Cost Overruns». Ars Technica, 2022.