Хрупкий щит «Ориона»

Управление генерального инспектора NASA выпустило отчет, который вызвал серьезные сомнения в способности пилотируемого корабля, лоббируемого этим агентством, достичь Луны в 2026 году, как это предусмотрено американской космической программой. Отраслевые наблюдатели полагают, что корабль можно заменить на Starship SpaceX, но NASA пока отвергает обсуждение этого варианта. В случае его принятия он стал бы моральной катастрофой для агентства, пишет Александр Березин из Naked Science. 

США планируют высадку на Луне в 2026 году. План NASA исходно опирался на использование для этого ракеты SLS (в связи с лоббистско-коррупционным элементом в ней американцы в шутку называют ее Senate Launch System) и пилотируемого корабля «Орион». Оба они исполняются традиционными подрядчиками NASA, поэтому за один их пуск агентство платит 4,3 миллиарда долларов, что больше годового бюджета «Роскосмоса» и в десять раз больше, чем NASA ранее заплатило SpaceX за разработку ракеты Falcon 9 и космического корабля Dragon.



Чтобы оправдать такие затраты, NASA традиционно ссылается на то, что корабли SpaceX слишком малы для комфортного полета людей к Луне, а Starship лишен системы автоматического спасения экипажа (в силу его вместимости в сотни человек она была бы технически нереальной), и поэтому не может быть принят агентством для взлета с Земли. Однако важной предпосылкой для оправдания такой риторики должна быть работоспособность собственно «Ориона».

Ранее уже просачивались слухи, что с этим не все в порядке. Но новый доклад Управления генерального инспектора NASA впервые показывает публике, о чем конкретно речь. Он констатирует, что в 2022 году, во время испытаний «Ориона», тот вернулся на Землю нештатно. Для полноценных испытаний такого корабля он должен слетать к Луне и вернуться с нее, войдя в атмосферу Земли со скоростью около 11 километров в секунду.

Это на десятки процентов быстрее, чем при возврате космического корабля с околоземной орбиты, поэтому в ходе торможения об атмосферу «Ориону» пришлось погасить энергию почти вдвое больше той, что гасят корабли, возвращающиеся с МКС. Для того чтобы трение об атмосферу на такой скорости не перегрело корабль, он оснащается усиленной версией абляционного теплового щита, который частично испаряется, унося с испаряющимися частицами лишнюю тепловую энергию от корабля.

Согласно отчету Управления, абляционный щит на «Орионе», сделанный из материала AvCoat, в 2022 году отработал нештатно. Вместо равномерного уноса материала со всей его поверхности щит начал частично разрушаться еще в верхних слоях атмосферы. От него откалывались небольшие фрагменты, под которыми материал щита почему-то выкрашивался, а не сдувался равномерно.

Тот полет «Ориона» был беспилотным, поэтому никаких рисков не было. Опять-таки, сенсоры космического корабля не показали никакой угрозы для потенциальных астронавтов. Но, отмечает доклад, коренную причину частичного разрушения теплового щита установить за эти полтора года так и не удалось. Если она неизвестна, то затруднительно гарантировать, что в другом полете разрушение щита не зайдет дальше и не создаст условий, опасных для астронавтов. Более того, доклад Управления отмечает, что куски, отваливающиеся от теплового щита, потенциально могут нарушить работу одного из тормозных парашютов «Ориона». В таком случае скорость его падения в нижних слоях атмосферы может быть слишком большой для обеспечения безопасной посадки. «Если бы такое случилось в будущих миссиях «Артемиды», это могло бы привести к потере корабля или экипажа», — сообщает документ.

Следующий полет в рамках программы «Артемида» нацелен на сентябрь 2025 года. Тогда четверо астронавтов должны будут слетать к Луне, облететь ее без посадки и вернуться на Землю. Учитывая, что за полтора года поиска причин разрушения щита выявить их не удалось, неочевидно, что это получится и к сентябрю 2025 года. Вообще, сделать это трудно, поскольку воспроизвести в наземной лаборатории условия входа в атмосферу на 11 километрах в секунду, мягко говоря, затруднительно. Идеальным выходом был бы еще один испытательный полет без людей. Но с учетом его цены 4,3 миллиарда долларов, денег на него у NASA нет, и вряд ли ему их дадут.

В связи с этим в следующем году Агентство встанет перед непростым выбором. Оно или запустит четырех человек, зная, что на борту уже возникала аномалия, способная убить экипаж, либо не запустит такой полет, и тогда сорвет сроки высадки на Луну в 2026 году.

В американской отраслевой прессе пишут еще об одном варианте: заменить проблемный «Орион» на Starship. Как уже отмечал Naked Science, к 2026 году Starship должен совершить довольно много испытательных полетов, которые придадут уверенности в его надежности. Проблемы с абляционным щитом ему не угрожают, поскольку у него такого щита и нет: торможение в атмосфере он выполняет за счет сжигания топлива и за счет разворота всей ракеты при падении. Теплозащита там осуществляется без испарительного материала, только за счет теплоизоляционных плиток.

Технически такая замена возможна. Бюрократическое правило NASA о необходимости системы аварийного спасения экипажа можно обойти за счет доставки людей на орбиту в малом пилотируемом корабле SpaceX Crew Dragon, где такая система есть.

Тем не менее NASA будет очень сложно решиться на такой вариант. Конгресс давал агентству деньги на «Орион» и SLS, и Конгресс хочет увидеть заказы на них, благо 4,3 миллиарда долларов за каждый их пуск — хорошие деньги. Конгрессмены не поймут, если этих заказов не будет. Конечно, можно было бы вывозить людей на «Орионе» на околоземную орбиту, но тогда уже общественность и Белый дом не поймут NASA: пуски «Ориона» несопоставимо дороже Crew Dragon на ракетах Falcon 9 от SpaceX.

Все это ставит краткосрочные перспективы высадки США на Луну в 2026 году под сомнение. Впрочем, как уже констатировал в своем видеоподкасте Naked Science, таких перспектив все равно не было, потому что американские компании-подрядчики, отвечающие за изготовление скафандров для лунной миссии, тоже не справляются со своими задачами в срок. И все же сложившаяся ситуация с частичным разрушением теплового щита «Орионов» будет большой проблемой для NASA. Ведь о том, что со скафандрами не выходит, сообщить можно и в 2026 году, а проблемы со щитом могут заставить агентство сообщить о срыве программы высадки уже в 2025 году.

---

Иллюстрация: использованы изображения Ben Didier  и https://ru.wikipedia.org