Содержание
Обитаемые космические станции: путь к Луне и другим планетам
Аналоги существующих и создаваемых сегодня российских модулей Международной космической станции (такие как Узловой модуль и Научно-энергетический) могут стать основой российского сегмента международной окололунной платформы. Об этом говорится в докладе специалистов РКК «Энергия», озвученном на 70-м Международном астронавтическом конгрессе (International Astronautical Congress 2019, IAC) в Вашингтоне.
Читайте также
Первый искусственный объект на Луне
Это мероприятие было приурочено к 50-летию первого полета человека на Луну, поэтому особое внимание было уделено задаче возвращения на естественный спутник Земли.
Уже зарекомендовавшее себя равноправное партнерство по линии околоземной станции может перерасти в сотрудничество по созданию орбитальной платформы около естественного спутника Земли, создание которой должно вестись на принципах и нормах МКС.
И начать освоение Луны можно уже в ближайшее время. «Существующие технологии, возможности промышленности стран-партнеров по МКС, действующие международно-правовые и организационные механизмы во многом определяют реализуемость программы и возможность создания платформы (около Луны — прим. ТАСС) в короткие сроки», — говорится в докладе.
Международное сотрудничество и опыт МКС
С точки зрения потребностей российской лунной программы и имеющихся технических возможностей для освоения Луны предлагается использовать готовые инженерные решения — космические модули, проектирование и производство которых идет на мощностях РКК «Энергия».
В настоящее время российский сегмент МКС еще не сформирован окончательно. Отправки на околоземную орбиту ожидают три модуля: Узловой, Научно-энергетический и Многофункциональный лабораторный модуль «Наука». При этом тот факт, что Россия «запаздывает» с развертыванием российского сегмента МКС, может сослужить хорошую службу для будущей окололунной платформы.
Так как все технологические процессы создания космических обитаемых модулей отлажены и функционируют на отечественных предприятиях. И специалисты не растеряли свой опыт.
В то же самое время NASA уже двадцать лет не работает с производством жилых орбитальных модулей (последний американский модуль «Гармония» вошел в состав МКС в 2007 году). Соответственно, нет налаженного производства.
Специалисты «Энергии» отметили необходимость создания платформы около Луны на международных началах. Так как наличие нескольких сегментов позволит решить задачу резервирования систем, в том числе жизненно важных. Например, системы регенерации воды и воздуха на МКС свои на российском сегменте и сегменте NASA. Нередки моменты, когда в случае поломок зарубежные партнеры используют кухню или туалет на российском сегменте и наоборот.
© NASA Johnson
Кроме того, иностранное партнерство позволит обеспечивать доставку пассажиров и грузов на окололунную станцию отечественными и зарубежными ракетами-носителями.
Такая же система резервирования будет и у пилотируемых космических кораблей. Таким образом получится избежать ситуации, когда критические элементы обеспечения жизнедеятельности окололунной платформы будут обеспечиваться только одной страной.
Космическое «Лего»
Как следует из доклада, первым модулем будущего сегмента в составе платформы для освоения Луны может стать Многоцелевой (интерфейсный) модуль, который будет обеспечивать прием космических кораблей, проведение выходов в открытый космос, заправку лунных посадочных комплексов от танкера. Он технически может быть создан в короткие сроки с учетом опыта создания Узлового модуля (уже изготовлен, ждет отправки к МКС) и малых исследовательских, которые уже находятся в составе российского сегмента МКС.
Проектная проработка Многоцелевого модуля показывает, что его масса составляет примерно 9 тонн и он может быть доставлен к Луне российскими средствами
Таким образом, для сбора окололунной платформы мы сможем использовать не только сверхтяжелые ракеты, пускать которые можно не более двух раз в год из-за возможностей промышленности и космодрома.
Будут использоваться ракеты-носители среднего и тяжелого класса для доставки отдельных элементов к орбите Луны.
Готовящийся сейчас для МКС Научно-энергетический модуль (НЭМ) является одновременно прототипом будущего Служебного модуля окололунной станции, а в перспективе — и модулей в составе лунной базы. Служебный будет обеспечивать размещение оборудования для обслуживания лунных кораблей в составе станции, а также резервирование основных служебных систем окололунной платформы для необходимой надежности функционирования станции. Кроме того, в нем будет располагаться экипаж. Согласно расчетам специалистов, он будет обладать массой около 12 тонн.
Предусматривается возможность автономного полета модуля в период между основными экспедициями. Эта опция позволит отработать технологии энергоэффективных перелетов между различными точками в системе Земля — Луна — Солнце.
Вернуться, чтобы остаться
В отличие от экспедиций пятидесятилетней давности, в этот раз космические державы намерены не просто высадиться на Луну и установить флаг, но и изучить ее, обосновать лунную базу, научиться использовать ресурсы.
Крылатой стала фраза из Twitter NASA: «Мы собираемся вернуться на Луну, чтобы остаться там» (We are going to the Moon — to stay).
Читайте также
Гайд по созданию убежища на Луне для тех, кто хочет улететь
При этом и Россия, и США до сих пор прорабатывают варианты доставки миссий на Луну. Есть две основных схемы: первая — прямой путь с Земли на Луну, когда экипаж переходит в лунный взлетно-посадочный корабль из основного космического корабля на низкой орбите Луны. И вторая — через окололунную станцию. Орбитальная лунная станция позволит более тщательно и в спокойном темпе готовиться к спуску на лунную поверхность. Не придется расходовать ресурсы космического корабля и лунной взлетно-посадочной платформы. Сроки такой экспедиции не будут ограничены возможностями кораблей по длительности автономного полета.
© NASA
И хотя строительство новой станции на орбите Луны будет более дорогим проектом, чем организация миссий по посещению Луны по прямой схеме, но в перспективе она позволит более полно вести отработку различных космических технологий, в том числе многоразовых транспортных систем, ракет, кораблей.
Ведь лунная программа — это не только строительство лунной базы, Луна — это последовательное решение задач с технической и экономической эффективностью, да и вести строительство базы на поверхности Луны, имея на орбите окололунную станцию, будет гораздо легче.
Лунные программы
Озвученная Роскосмосом программа освоения Луны должна быть реализована в несколько этапов до 2040 года. Роскосмос предлагает обеспечить транспортное сообщение с естественным спутником за счет создания сверхтяжелой ракеты, а также построить на поверхности Луны посещаемую научную базу, инфраструктуру которой должны возводить роботы.
Читайте также
50 лет назад люди сели на Луну, в 2024-м NASA хочет туда вернуться. Но стоит ли игра свеч?
Соединенные Штаты предложили концепцию окололунной станции Deep Space Gateaway, которая станет пересадочным пунктом для миссий на естественный спутник Земли и в дальний космос. Позже NASA анонсировала проект «Артемида», который тоже предусматривает строительство поселения на Луне.
Российская и американская новые лунные программы пока получили частичное финансирование (в США выделены деньги на начальный этап «Артемиды», в РФ профинансирована разработка эскизного проекта сверхтяжелой ракеты). Американцы активно вовлекают в свои проекты международных участников, в том числе Россию. Роскосмос при этом, как ранее заявлял гендиректор госкорпорации Дмитрий Рогозин, готов участвовать в инициированной программе NASA на паритетных началах.
Материал подготовлен Военной редакцией ТАСС
Теги:
Рогозин, Дмитрий ОлеговичСШАРоссия
Микроволновка на Луне. Крошечный и очень важный спутник NASA достиг спутника Земли
Космический аппарат вышел на ту же орбиту, по которой в скором будущем будет вращаться вокруг Луны орбитальная станция Gateway.
Related video
Выход крошечного спутника CAPSTONE на окололунную орбиту можно назвать историческим событием. Ведь до этого еще ни один подобный аппарат не летал вокруг спутника Земли.
Его главная задача состоит в том, чтобы провести тест орбиты, по которой будет кружить вокруг Луны новая космическая станция, пишет Space.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Поздно вечером 13 ноября крошечный спутник CAPSTONE, который весит всего 25 кг и по размерам напоминает обычную микроволновку, достиг Луны после более 4 месяцев тернистого пути в космосе. Сейчас спутник вышел почти на нужную очень вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Луны, где уже в конце этого десятилетия будет летать новая орбитальная станция под названием Gateway. Первые сегменты этой станции отправятся в космос уже в 2024 году, но до этого нужно проверить стабильность ее будущей орбиты и для этого как раз и нужен космический аппарат CAPSTONE.
Поздно вечером 13 ноября крошечный спутник CAPSTONE, который весит всего 25 кг и по размерам напоминает обычную микроволновку, достиг Луны после более 4 месяцев тернистого пути в космосе
Фото: NASA
Стоит заметить, что в течение следующих 6 месяцев, этот аппарат будет летать по орбите, на которой не летал еще ни один земной космический аппарат.
Также во время полета NASA проведет с помощью спутника проверку работоспособности навигационных приборов и приборов связи. Эти тесты будут проведены с задействованием орбитального лунного аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter, который уже 13 лет изучает Луну.
Чтобы выйти на точно определенную эллиптическую орбиту вокруг Луны, CAPSTONE выполнит в ближайшие дни еще два корректирующих маневра.
Чтобы выйти на точно определенную эллиптическую орбиту вокруг Луны, CAPSTONE выполнит в ближайшие дни еще два корректирующих маневра
Фото: NASA
Можно с уверенность сказать, что более, чем четырехмесячный полет этого крошечного космического аппарата к Луне был тернистым. Аппарат отправился в космос еще в конце июня этого года, но вскоре у него возникли первые проблемы, которые все удалось решить, как уже писал Фокус.
Через 2 месяца у CAPSTONE возникли новые проблемы, которые также инженеры NASA успешно решили, как уже писал Фокус.
NASA сейчас активно готовится к запуску тяжелой ракеты-носителя SLS, которая отправит к Луне космический корабль Orion в беспилотное путешествие вокруг Луны в рамках миссии Artemis 1. Как уже писал Фокус, запуск запланирован на 16 ноября, если все пойдет по плану. Но эту ракету, которая уже несколько месяцев не может никак полететь в космос, нужно отправить туда не позже середины декабря. Дело в том, что у ракет тоже есть свой срок годности, который как раз истекает через месяц.
Ракета-носитель SLS в качестве полезного груза должна вывести на орбиту Луны еще 10 таких же маленьких спутников, как и CAPSTONE. Их задача состоит в исследовании Луны из космоса, а один космический аппарат даже отправит на ее поверхность крошечный посадочный модуль.
Ракета-носитель SLS в качестве полезного груза должна вывести на орбиту Луны еще 10 таких же маленьких спутников, как и CAPSTONE.
Их задача состоит в исследовании Луны из космоса, а один космический аппарат даже отправит на ее поверхность крошечный посадочный модуль
Фото: NASA
Хотя аппарат CAPSTONE является первым из себе подобных, который добрался к Луне, все же были еще два таких же аппарата, которые покинули пределы околоземной орбиты. Еще в 2018 году вокруг Марса кружили два крошечных спутника, которые предоставили данные об успешной посадке аппарата InSight на поверхность Красной планеты и даже успели сделать несколько снимков Марса.
Кстати, этот посадочный аппарат уже умирает на Марсе и скоро закончит свою работу. Как уже писал Фокус, недавно он прислал на Землю свой последний снимок.
Что нужно знать о Lunar Gateway НАСА, будущей космической станции, вращающейся вокруг Луны
Представление художника о полностью собранном Lunar GatewayImage: NASA/Alberto Bertolin
НАСА вместе с группой международных и частных партнеров имеет большие планы по небольшая космическая станция.
Предлагаемый аванпост под названием Lunar Gateway будет поддерживать миссии на Луне и вокруг нее и станет уникальной платформой для проведения научных исследований. Вот что вам следует знать о будущей космической станции и о том, как она сделает следующий гигантский скачок в исследовании космоса.
Мы отправляли людей на поверхность Луны, строили космические станции на низкой околоземной орбите, высаживали вездеходы на Марсе и даже отправляли космические корабли в путешествия к дальним уголкам Солнечной системы. Впечатляет, без сомнения, но в небесном списке дел остается много дел, не последним из которых является строительство станции вокруг Луны. То, что нам еще предстоит сделать это, кажется вопиющим упущением, но именно здесь мы находимся сегодня.
Зачем нужна лунная космическая станция?
Наступающая эра Артемиды дала НАСА повод наконец построить такую штуку. Ну, извините, наверное, не то слово; строительство лунной космической станции является скорее необходимостью, учитывая заявленную цель НАСА по созданию устойчивого человеческого присутствия на Луне и вокруг нее.
Космическое агентство стремится высадить мужчину и женщину на поверхность Луны не ранее 2025 года, но эта миссия Artemis 3 представляет собой верхушку айсберга.
Разрабатываются планы базового лагеря Артемиды, который будет состоять из наземной среды обитания, герметичного вездехода и маневренного лунного вездехода. Последующая инфраструктура позволит нам в дальнейшем исследовать Луну, но опыт и технологии, полученные в ходе этих миссий, предназначены для того, чтобы человечество совершило следующий гигантский скачок: полет на Марс с экипажем. Однако все это было бы невозможно без лунной космической станции.
Концептуальный вид, показывающий космический корабль NASA Orion, приближающийся к полной конфигурации Gateway. Иллюстрация: НАСА/Альберто Бертолин
Как поясняет НАСА в меморандуме 2018 года, «Лунные врата» «занимают центральное место в продвижении и поддержании целей освоения космоса человеком и являются объединяющей отправной точкой в нашей архитектуре для пилотируемых окололунных операций [cislunar относится к регион между Землей и Луной], доступ к поверхности Луны и миссии на Марс».
Оказавшись на лунной орбите, многоцелевой шлюз, размером в одну шестую часть Международной космической станции, обеспечит поддержку пилотируемых полетов на поверхность, платформу для научных исследований и отправную точку для развертывания миссий в более глубоком космосе. включая роботизированные зонды для изучения близлежащих астероидов и комет.
Где будут находиться Лунные врата?
Текущий план состоит в том, чтобы разместить Gateway на почти прямолинейной гало-орбите, или NRHO. Эта экономичная орбита использует нейтральные точки гравитации, создаваемые Землей и Луной. Помимо гравитационной стабильности, NRHO обеспечит орбитальному аванпосту непрерывную прямую видимость Земли, что обеспечит беспрепятственную связь между экипажем Gateway и наземными станциями на родине.
Графика: НАСА
NRHO имеет сильно вытянутую форму, поэтому космическая станция приблизится к Луне на расстояние примерно 1865 миль (3000 километров) во время ее наибольшего сближения, а затем уйдет на расстояние 43 500 миль (70 000 км), прежде чем снова отправиться обратно.
в Европейское космическое агентство. Полная орбита должна занять около недели.
Зонд CAPSTONE в настоящее время находится на пути к Луне, он был запущен 28 июня. Малый спутник войдет в NRHO 13 ноября, став первым объектом, созданным человеком, которому это удалось. CAPSTONE проверит пригодность этой гало-орбиты для Gateway в дополнение к тестированию новой возможности связи между космическими кораблями.
Как будут построены Лунные врата?
У НАСА и SpaceX есть мощные ракеты, но нет ничего, чтобы запустить полностью (или даже частично) построенную космическую станцию. Соответственно, как и любую космическую станцию, ее придется строить в космосе в несколько этапов.
Первые компоненты могут выйти на лунную орбиту уже в 2024 году, подготовив почву для «Артемиды-3» — первой пилотируемой миссии на Луну после «Аполлона-17» в декабре 1972 года (при этом «Артемида-3» не зависит от шлюза, поскольку космический корабль НАСА «Орион» может состыковаться с системой посадки человека, которая в настоящее время должна стать космическим кораблем SpaceX). Станция будет дополнительно собрана в районе Луны и будет выполнять небольшие корректировки орбиты для выполнения конкретных миссий. НАСА сотрудничает как с международными, так и с частными партнерами, чтобы сделать Gateway возможным, и выделило 779 долларов.миллионов из своего бюджета на 2023 год для проекта.
Концептуальное изображение, показывающее Canadarm3 Канадского космического агентства. Изображение: CSA/NASA
На первом этапе будет объединено два критически важных элемента: модуль для обеспечения энергии и движения и модуль для поддержки деятельности человека. Для Gateway эти компоненты называются силовым и двигательным элементом (PPE) и жилым и логистическим постом (HALO). НАСА надеется запустить СИЗ и HALO вместе во время одного запуска ракеты SpaceX Falcon Heavy не ранее мая 2024 года по цене 331,8 миллиона долларов. Будущие запуски будут поддерживать Gateway, будь то добавление новых компонентов или доставка грузов.
Насколько велики Лунные врата?
Первые пять элементов будут состоять из средств индивидуальной защиты, HALO, коммуникационного и соединительного модуля, научного модуля и шлюза, логистического модуля (для хранения продуктов питания и припасов) и робота-манипулятора. В совокупности эти элементы будут весить 40 метрических тонн. Это будет скромное начало, но эти основные компоненты послужат основой, на которой со временем будет построена более крупная станция.
Предлагаемые элементы для шлюза. Графика: НАСА
Европейское космическое агентство (ESA) сообщает, что Gateway поддержит четырех астронавтов в течение 90 дней. Единственный модуль HALO не обеспечит достаточного пространства для астронавтов, поэтому потребуется дополнительный обитаемый модуль, который будет построен ЕКА. После объединения два модуля обеспечат 4 414 кубических футов (125 кубических метров) пространства, что примерно соответствует размеру двухэтажного автобуса.
Какие компоненты лунной космической станции?
PPE будет 50-киловаттным космическим кораблем с солнечной электрической силовой установкой, способным обеспечивать питание, высокоскоростную связь и возможности маневрирования, такие как управление ориентацией и орбитальные переходы. В 2019 годуКомпания Maxar Technologies из Колорадо подписала с НАСА нефиксированный контракт на сумму 375 миллионов долларов на разработку и производство средств индивидуальной защиты. Модуль будет использовать солнечные батареи для выработки электроэнергии, необходимой для питания аванпоста.
Художественная концепция Элемента Силы и Движения. Иллюстрация: НАСА
НАСА привлекло компанию Northrop Grumman для создания обитаемого герметичного модуля HALO. Компания из Вирджинии заключила с космическим агентством контракт с фиксированной ценой на сумму 935 миллионов долларов в июле 2021 года. HALO создается по образцу ранее существовавшего грузового транспортного средства Cygnus от Northrop Grumman. HALO будет иметь тот же диаметр, что и Cygnus, но при длине 20 футов (6,1 метра) он будет примерно на 3 фута (1 метр) длиннее для размещения экипажей.
HALO предоставит астронавтам место для жизни, работы, исследований и сна. Здесь экипажи будут проводить свои научные эксперименты, отправлять наземные бригады на поверхность и общаться с наземными станциями на Земле. В обитаемом модуле будет находиться станция управления и контроля, а также стыковочные порты для поддержки прибытия и отправления пилотируемых космических кораблей (в частности, Orion), лунных посадочных модулей и миссий по пополнению запасов. Основное жизнеобеспечение будет включать переработку кислорода и производство питьевой воды. Естественно, HALO позволит подключить дополнительные места обитания, так как планируется расширить Gateway в ближайшие годы и (надеюсь) десятилетия.
Художественная концепция жилого и логистического аванпоста (HALO). Иллюстрация: НАСА
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) предоставляет батареи, необходимые для питания HALO до развертывания солнечных батарей СИЗ и во время затмений. Canadarm3 станет вкладом Канадского космического агентства в Gateway. Умная роботизированная система будет состоять из руки длиной 28 футов (8,5 метра), меньшей, более проворной руки и набора съемных инструментов.
Концептуальный вид I-HAB ЕКА. Изображение: ЕКА
ЕКА обеспечивает высокоскоростную связь, которая свяжет орбитальную базу с командами, работающими на поверхности. Модуль, получивший название ESPRIT (Европейская система обеспечения заправки, инфраструктуры и телекоммуникаций), также обеспечит дополнительное топливо и воздушный шлюз для научных полезных нагрузок. ESPRIT будет иметь окно, подобное обсерватории Купол на Международной космической станции.
ESA и JAXA также несут ответственность за второй обитаемый модуль, известный как I-Hab или Международный жилой модуль. Этот модуль предоставит экипажу дополнительное пространство для жизни, работы и научных исследований. Этот модуль строится Thales Alenia Space, и он может достичь Gateway в 2026 году в рамках миссии Artemis 4.
Как мы можем поддерживать космическую станцию так далеко?
На среднем расстоянии 239 200 миль (385 000 км) Луна находится не совсем близко. Логистика будет иметь ключевое значение для поддержки астронавтов в их миссиях — вопрос, который не останется незамеченным для партнеров Gateway. Более того, опыт обеспечения цепочки поставок в дальний космос может быть полезен для будущих миссий на Марс.
Художественная концепция Gateway с логистическим модулем SpaceX Dragon XL на подходе к стыковке. Иллюстрация: NASA
В 2020 году НАСА объявило SpaceX первым коммерческим поставщиком в США, получившим контракт на предоставление логистических услуг Gateway, в соответствии с которым компания Илона Маска будет доставлять грузы и другие предметы снабжения на лунную космическую станцию.
SpaceX потребуется доставить на аванпост как герметичные, так и негерметичные грузы. По оценкам НАСА, для каждой миссии Artemis с экипажем потребуется одна доставка. Для этого SpaceX запустит свой космический корабль Dragon XL на ракетах Falcon Heavy. Dragon XL будут более крупными версиями Dragon и будут оставаться пристыкованными к Gateway от шести до 12 месяцев. По данным SpaceX, один Dragon XL сможет доставить более 5 метрических тонн груза.
ДЖАКСА также хочет получить материально-техническую поддержку. Космическое агентство в настоящее время изучает усовершенствования, которые могли бы сделать его грузовой космический корабль HTV-X пригодным для миссий по пополнению запасов Gateway. Интересно, что будущая ракета SpaceX Starship предположительно может использоваться и в логистических целях.
Какие научные исследования будут проводиться на борту Gateway?
Лоты. Науки о Луне и планетах являются наиболее очевидными, но точка обзора Gateway также позволит изучать науки о Земле, гелиофизику и астрофизику. Как заявляет НАСА, «исследования фундаментальной физики» станут возможными благодаря «расширенным обзорам Земли, Солнца, Луны и космоса, которые невозможно получить с поверхности Земли или с околоземной орбиты».
Партнеры Gateway уже выбрали три научных инструмента. HERMES НАСА (набор экспериментов по измерению гелиофизической окружающей среды и радиации) и ERSA ЕКА (Европейский массив датчиков радиации) будут находиться за пределами станции и следить за солнечным излучением и космической погодой. Третий прибор, IDA (Internal Dosimeter Array), разрабатывается ЕКА и JAXA, и он «позволит изучить эффекты радиационной защиты и улучшит радиационно-физические модели воздействия рака, сердечно-сосудистой системы и центральной нервной системы, помогая оценить риск экипажа в исследовательских миссиях», — сообщает НАСА.
Будут ли миссии Gateway опасны для астронавтов?
Как и в любой космической миссии, здесь будет элемент опасности. Расположение Gateway за пределами низкой околоземной орбиты и магнитосферы Земли означает, что экипажи более восприимчивы к вредному солнечному и космическому излучению, чем астронавты на борту МКС.
«Отказ от защиты, которую обеспечивает низкая околоземная орбита, неизбежно подвергнет астронавтов воздействию более высоких кумулятивных доз космического излучения в дополнение к другим стрессовым факторам», таким как микрогравитация, согласно исследованию 2021 года, опубликованному в Международном журнале молекулярных наук. «Известно, что на иммунную регуляцию влияет как радиация, так и космический полет, и еще неизвестно, могут ли длительные эффекты, которые возникнут в глубоком космосе, оказать неблагоприятное воздействие на здоровье». Согласно исследованию, ожидаемое излучение за пределами низкой околоземной орбиты, вероятно, повредит митохондрии клеток, а также окажет долгосрочное воздействие на репарацию ДНК. И как пишет НАСА:
Радиационное воздействие на организм человека будет намного сильнее во время полетов на Луну или Марс, где воздействие высокоэнергетических заряженных частиц может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья, включая повышенный риск развития рака, изменения двигательных функций и поведения и дегенерацию ткани.
Дополнительные риски включают потенциальное повреждение транспортных средств и оборудования астронавтов, на которые они полагаются, чтобы жить и безопасно путешествовать в космосе.
Однако, по правде говоря, мы не знаем в полной мере, в какой степени космос повлияет на астронавтов во время длительного пребывания на Вратах. Миссии «Аполлон» также подвергали астронавтов воздействию космической радиации, но эти миссии длились не более 11 дней. Продолжительные миссии Gateway могут длиться более 90 дней — период времени, который с большей вероятностью вызовет долгосрочные последствия для здоровья. Соответственно, ученые захотят внимательно следить за возвращающимися экипажами Gateway, чтобы оценить потенциальный ущерб. Затем это исследование послужит основой для будущих усилий по минимизации любых вредных последствий.
Какими будут Лунные врата в ближайшие десятилетия?
НАСА намерено достичь Луны и остаться там. Для этого потребуется полностью надежная и функциональная лунная космическая станция, поэтому мы должны ожидать расширения Gateway со временем. Захватывающе, что Gateway может также служить отправной точкой для предложенного НАСА глубокого космического транспорта, с которого можно будет запустить миссию на Марс. Шлюз также может использоваться для отслеживания угрожающих околоземных объектов.
Потенциал огромен, и только время покажет, как нам лучше всего использовать Врата, чтобы удовлетворить наши потребности и расширить наше присутствие в Солнечной системе — и, возможно, за ее пределами.
Лунная орбитальная космическая станция НАСА Gateway, объяснение в картинках
(Изображение предоставлено Боингом)
1) Введение
Следующая пилотируемая космическая станция НАСА будет около Луны. Планируемая лунная космическая станция Gateway будет размещать экипажи на срок от одного до трех месяцев, чтобы они могли выполнять ряд амбициозных задач: проводить научные эксперименты вдали от Земли в течение длительных периодов времени; для поддержки миссий на поверхности; и, возможно, даже для выполнения далекой инженерной работы, такой как телеробототехника.
В этой галерее подробно рассказывается об истории и компонентах Gateway, а также о том, для чего он может быть использован в будущем. На данный момент НАСА планирует доставить астронавтов на Врата где-то в 2020-х годах, возможно, в поддержку программы посадки на Луну Артемиды. Артемида нацелилась на высадку на Луну в 2024 году, хотя в отчете Управления генерального инспектора от августа 2021 года говорится, что эта цель «неосуществима» из-за задержек с разработкой скафандра. Поэтому могут быть в запасе дополнительные изменения временной шкалы.
Связанный: Грандиозный план НАСА относительно лунных врат состоит в том, чтобы начать с малого
(Изображение предоставлено Боингом)
2) История Gateway
НАСА десятилетиями стремилось создать лунную космическую станцию, и концепция Gateway восходит как минимум к началу 2010-х годов. В 2012 году НАСА публично обсудило идею создания лунной станции на обратной стороне Луны, которая тогда называлась Глубокий космос. Примерно в 2014 и 2015 годах НАСА начало публично обсуждать «прилунные среды обитания» для запуска людей в более длительные миссии в 2020-х годах.
Имя шлюза также менялось несколько раз. В документации НАСА 2017 года упоминается космическая станция Deep Space Gateway вокруг Луны. В 2018 году космическая станция была переименована в Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) в предложенном НАСА бюджете на 2019 год. В настоящее время агентство предпочитает использовать более простой термин «Шлюз».
(Изображение предоставлено НАСА)
3) Жилой и логистический аванпост (Northrop Grumman)
В 2019 году НАСА привлекло Northrop Grumman для строительства жилого и логистического аванпоста (HALO). В основе конструкции жилого модуля лежит грузовой космический корабль Cygnus, который регулярно доставляет оборудование и грузы на Международную космическую станцию (МКС). НАСА также выбрало Northrop Grumman, потому что компания добилась прогресса в модификации Cygnus для жилого модуля, а Cygnus достаточно мал, чтобы его можно было запускать на существующих коммерческих ракетах-носителях (что упрощает разработку Gateway).
По словам Нортропа Груммана, среда обитания «может вместить до четырех астронавтов в течение 30 дней, пока они отправляются в экспедиции и возвращаются из них на поверхность Луны». Northrop Grumman получила еще 187 миллионов долларов на проектирование модуля среды обитания в июне 2020 года для подготовки к предварительной проверке проекта, которая была завершена в ноябре того же года. Затем в июле 2021 года компания получила от НАСА контракт на 935 миллионов долларов на завершение проектирования и разработки HALO. Модуль планируется запустить к Луне в 2024 году на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy.
(Изображение предоставлено НАСА)
4) Силовой и двигательный модуль (Maxar Technologies)
Силовой и двигательный модуль Gateway будет основан на спасенной конструкции, полученной в результате исследований двигательных установок, связанных с миссией НАСА по перенаправлению астероидов, которая была отменена в 2017 году. В мае 2019 года НАСА выбрало Maxar. построить силовой и двигательный элемент Врат. По данным НАСА, этот элемент будет представлять собой солнечную электрическую двигательную установку, которую можно будет маневрировать вокруг Луны и адаптировать для путешествия на Марс. Maxar наиболее известен в области космических технологий большим парком спутников для съемки Земли.
Компания Maxar завершила обзор системных требований для модуля в 2019 году и прошла две другие ключевые проверки в начале 2021 года. Ожидается, что вместе с HALO силовой и двигательный модуль будет запущен к Луне на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy в 2024 году.
(Изображение предоставлено Канадским космическим агентством)
5) Canadarm3 (MDA)
В мае 2019 года Канадское космическое агентство объявило, что поставит компании Gateway роботизированный манипулятор нового поколения под названием Canadarm3, основанный на предыдущих поколениях роботизированных манипуляторов, поставленных для программ космических челноков и МКС. Canadarm3 разработан с учетом машинного обучения, чтобы рука могла выполнять обслуживание и наблюдение за Gateway между миссиями астронавтов, поскольку лунная космическая станция не будет постоянно занята. Взамен НАСА пообещало в 2020 году отправить канадского астронавта в первую миссию Артемиды на орбиту Луны, продолжая давнюю традицию вознаграждать вклад канадской космической робототехники местами для астронавтов и временем для орбитальной науки.
Канада обязалась потратить 2,05 миллиарда канадских долларов (1,56 миллиарда долларов на тот момент) на Canadarm3 и Программу ускорения исследования Луны (LEAP) в течение 24 лет. LEAP — это канадская программа, призванная побудить бизнес исследовать лунные миссии с приложениями в области робототехники, здравоохранения и искусственного интеллекта. Канадская компания MDA (которая также управляла Canadarm и Canadarm2) получила ряд контрактов, связанных с Canadarm3, последний из которых в июле 2021 года составил 35,3 миллиона долларов на предварительное и детальное проектирование внешних робототехнических интерфейсов, которые позволят Canadarm3 работать.
(Изображение предоставлено НАСА)
6) Грузовые корабли (SpaceX)
В августе 2019 года НАСА выпустило запрос предложений от американских компаний по созданию космических кораблей, которые могли бы перевозить и доставлять к Gateway герметичные и негерметичные грузы. Подобно грузовым кораблям МКС, корабль будет запускаться на коммерческой ракете и оставаться в доке Gateway до шести месяцев, прежде чем будет удален для автономной утилизации.
А в марте 2020 года компания SpaceX была объявлена поставщиком грузовых услуг Gateway, используя будущую версию своего грузового космического корабля Dragon. Dragon уже является одним из основных кораблей снабжения МКС. Как сообщили представители SpaceX в Twitter, новый корабль под названием Dragon XL будет перевозить более 5,5 тонн (5 метрических тонн) груза в Gateway. В то время НАСА заявило, что другие компании могут быть выбраны для присоединения к SpaceX для услуг по пополнению запасов, при этом общая стоимость всех сделок ограничена 7 миллиардами долларов.
(Изображение предоставлено Локхид Мартин)
7) Корабли с экипажем (Lockheed Martin)
Первые миссии Gateway, скорее всего, будут выполняться космическим кораблем Lockheed Martin Orion, хотя в последующие годы на космическую станцию могут отправиться и другие корабли с экипажем. История разработки космического корабля «Орион» задолго до «Артемиды»: он пережил несколько отмененных инициатив НАСА, в том числе административную программу «Созвездие» по доставке людей на Луну и Марс, а также подход с гибкими пунктами назначения, принятый НАСА в течение почти десяти лет после отмены в 2010 г. Созвездие.
На сегодняшний день «Орион» успешно выполнил один испытательный полет — высокоорбитальную миссию под названием «Испытательный полет-1» (EFT-1) — 5 декабря 2014 года. Следующий полет «Ориона», «Артемида-1», ожидается в конце 2021 года. но с 2017 года его несколько раз откладывали из-за проблем с ракетой Space Launch System. Космический корабль будет включать в себя модуль экипажа и служебный модуль с жизненно важными системами космического корабля для выработки энергии, топлива и кислорода — подобно командному модулю «Аполлон», который вращался вокруг Луны в 1919 году.60-х и 1970-х годов.
(Изображение предоставлено NASA/Rocket Lab/Advanced Space)
8) Странная «гало» орбита
Gateway будет работать на новой орбите, которая еще не используется лунными космическими кораблями, как с экипажем, так и без экипажа. Путь называется «почти прямолинейной гало-орбитой» (NRHO), что позволяет космическому кораблю низко пролетать над южным полюсом, одновременно летая высоко в других точках своей орбиты. По данным Европейского космического агентства,
NRHO будет находиться на расстоянии от 1860 до 43 500 миль (от 3000 до 70 000 километров) от поверхности Луны и будет вращаться вместе с Луной. Для завершения орбиты потребуется примерно семь дней, и пройдет минимум затмений, что позволит солнцу поддерживать питание Gateway большую часть времени. Миссия CAPSTONE Cubesat с участием нескольких партнеров выйдет на орбиту после запуска не ранее октября 2021 года9.0003
(Изображение предоставлено НАСА)
9) Непостоянная занятость экипажа
В отличие от МКС, которая постоянно занята с 2000 года, на Gateway экипажи не будут постоянно менять обязанности в серии непрерывных ротаций. Вместо этого экипажи будут оставаться на космической станции только от 30 до 90 дней за раз, а в промежутках оставлять Gateway без экипажа.
Эта ситуация во многом связана с тем, что полет астронавтов НАСА на лунную орбиту очень дорог по сравнению с низкой околоземной орбитой, требующей комбинации ракет системы космического запуска и космического корабля Орион. Это, вероятно, оставит Gateway необитаемым на протяжении большей части своего срока службы, если только другие провайдеры не решат отправить экипажи на аванпост между ними, чтобы заполнить пробел, поскольку стандарты совместимости позволят международным компаниям и экипажам состыковываться с космической станцией и использовать ее.
(Изображение предоставлено Боингом)
10) Промежуточная станция для высадки на Луну или телеробототехники
Одной из основных функций Врат может быть промежуточная станция для космических кораблей и экипажа на пути к лунной посадке и обратно. Видение НАСА состоит в том, чтобы создать базовый лагерь Артемиды в кратере Шеклтона, области Луны, которая кажется богатой водяным льдом, основываясь на данных беспилотного космического корабля. По словам НАСА, в конечном итоге объекту потребуются запасы воды, удаление отходов, посадочные транспортные средства, средства связи и радиационная защита. Ожидается также, что объект будет включать в себя системы мобильности астронавтов и радиотелескоп дальней стороны, а также множество экспериментов.
Лунные телероботы также могут быть возможны из Врат. Астронавты могли бы управлять серией марсоходов или подвижных аппаратов, которые исследуют кратеры или строят радиоантенны для телескопических наблюдений. Тем не менее, еще предстоит выяснить, являются ли такие действия хорошим использованием ценности астронавтов — или лучше выполнять эти действия с Земли, где будет двухсекундная задержка между подачей команды и ее получением. ближняя поверхность Луны.
(Изображение предоставлено ESA)
11) Путевая станция для Марса?
Дизайн Gateway все еще находится в стадии разработки, и трудно предсказать, как он будет способствовать исследованию Луны, не говоря уже об исследовании Марса. Например, в 2020 году в сообщениях СМИ указывалось, что Gateway будет удалена с «критического пути» к исследованию Артемиды. Тем не менее, НАСА утверждает, что многие «уроки, извлеченные» из Artemis и Gateway, будут полезны для возможного исследования Марса, начиная от того, как снабжать астронавтов издалека, и заканчивая обеспечением безопасности членов экипажа и обучением «жить за пределами земли» на Земле. другой мир через использование ресурсов на месте.
В то время как связи с Марсом остаются спекулятивными и могут быть изменены, прошлые предложения для Gateway в отношении Красной планеты включают использование его в качестве промежуточной станции для образцов, создание международного партнерства с прицелом на подготовку к Марсу и использование Gateway в качестве «марсианского аналог» для подготовки к полетам на Красную планету.
Подписывайтесь на Элизабет Хауэлл в Твиттере @howellspace. Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom и на Facebook
Элизабет Хауэлл, доктор философии, является штатным корреспондентом на канале космических полетов с 2022 года.