Первый полет второй лунной гонки: зачем и как американцы возвращаются на Луну?

Вторую лунную гонку в 2018 году запустил президент США Дональд Трамп. По простой причине: ему нужны были какие-то серьезные достижения. Ничего не подходит для этого лучше, чем высадка людей на другом небесном теле: хорошо известно, что научная отдача от изучения Луны «Аполлонами» много больше, чем от всех автоматических миссий туда, вместе взятых. Конечно, Трамп по поводу научных работ вряд ли в курсе, но вот где зарыт престиж — он просто нутром чувствует.

Однако речь никак не о второй гонке престижа. Новая высадка имеет серьезные научные цели, которые могут только перевернуть науку. Дело в том, что на нашем спутнике уже нашли немало следов воды и связанных с ними веществ. Это плохо сочетается с теорией образования Селены от столкновения Земли с древней планетой Тейей. Зато хорошо сочетается с появившейся уже в XXI веке теорией о возникновении Луны во время совсем других событий.

Члены экипажа будущей миссии во время тренировки внутри наземного макета их космического корабля. Примерно так все и будет в открытом космосе / © NASA, Mark Sowa

Борьба научных теорий — это интересно, но в чем практическая польза? Она есть: если Луна образовалась без Тейи, то, по новой теории, она произошла из материала, выбитого из Земли. Тогда это не сухая бесполезная гора камней, как думали в XX веке. Согласно теории этого века, содержание воды в ней должно быть не сильно меньше, чем в земной коре. В таком случае у полюсов спутника должен быть буквально километровый слой вечной мерзлоты, а под ним — линзы жидкой воды.

Напомним: главная цель изучения того же Марса — поиски там следов древней или современной жизни. Найти такое у поверхности нельзя: галактические лучи уничтожат любые следы ДНК в верхних слоях. Когда земляне захотят найти жизнь на другой планете, им придется искать места, где подо льдом есть озера вроде Востока в Антарктиде. Но если Селена произошла из земного материала, то найти жизнь на другом небесном теле можно намного ближе. Не на Марсе, а прямо на спутнике Земли. Не в десятках миллионов километров, а в 400 тысячах. Это совсем разные деньги, зато результат в смысле революционности сходный.

Впервые для американских космических кораблей у «Ориона» будет отделенный от остального внутреннего объема туалет. Времена спартанских условий первых лунных кораблей, кажется, уходят в прошлое  / © Wikimedia Commons

Революционным его можно назвать не только с научной точки зрения. Сейчас ученые в основном подозревают, что в любой среде, где есть устойчиво жидкая вода и ряд минералов, жизнь возникает практически неизбежно. Сразу после открытия жизни на другом небесном теле эта мысль станет очевидна и политикам.

Как только это случится, земная политика изменится навсегда. Даже самые недалекие главы государств поймут, что их титаническая борьба за мировое господство — борьба двух кланов дикарей на небольшом острове. А вокруг острова лежит множество других, оттуда в любой момент может прийти корабль с миссионерами либо колонизаторами. Затем власть местных, то есть земных, вождей может начать стоить так же мало, как власть вождей австралийских туземцев после прибытия корабля Кука.

У кого выше шансы на победу

Разумеется, чтобы высадка людей на Луну стала суперпризом, капитально меняющим как земную науку, так и политику, необходимы определенные усилия. Во-первых, надо высадиться не абы где, а у лунных полюсов. В остальных районах Селены регулярный дневной нагрев до плюс 130 градусов испарил подземную воду, и найти жизнь или даже подтвердить новую теорию образования спутника не выйдет.

Во-вторых, сразу после высадки получится найти только доказательство того, что Луна не возникла из-за Тейи (на это укажет пропорция тяжелого водорода в местном водном льде).
Чтобы добыть следы жизни, придется доставить на земной спутник очень массивную бурильную установку и все, что для нее нужно. Иными словами, надо будет повторить достижения российских бурильщиков антарктического озера Восток.

Из всего этого ясно: технически лучше всего для такой миссии потенциально подготовлены американцы. Их «Артемида-III» в сентябре 2028 года запланировала высадку именно у южного полюса. А еще корабли Starship смогут доставить туда до сотни тонн оборудования за один рейс. Вполне достаточно для бурения на километр и более.

Схема полета США к Луне в 2028 году вызывает серьезный вопрос: зачем в ней SLS и «Орион»? Почему нельзя доставить людей к Луне на Starship, через стыковку на низкой околоземной орбите с дешевым кораблем Crew Dragon? Однако если вы знаете политико-коррупционную ситуацию в американском космосе, то неизбежно приходится признать, что без SLS и «Орион» в 2020-е годы людей на Луну вряд ли отправят  / © Wikimedia Commons

Несколько хуже подготовлены китайцы. Чтобы успеть высадиться на Луне как можно раньше, они выбрали компромиссное решение — ракету, созданную за счет стыковки многих блоков, сделанных для ракет поменьше. Значит, эта ракета недостаточно мощная, чтобы ее корабль мог высадить людей на полюсах Селены. Им придется садиться ближе к экватору. В силу той же малой грузоподъемности ракеты посадочный корабль имеет ноль шансов доставить на естественный спутник Земли средства для действительно глубокого бурения.

С другой стороны, российские космические наблюдатели — и, самое смешное, некоторые американские — всерьез ожидают, что из-за большей технической простоты лунного проекта КНР успеет высадить людей на Луну первой. Мы не ожидаем ничего подобного: как уже писал Naked Science, ранее 2029 года высадка китайцев маловероятна, а к 2028-му компания SpaceX должна успеть с обеспечением американской посадки.

Ракета «Чанчжэн-10», на которой китайцы планируют высадить на Луне своих граждан, задумана не очень хорошо: она повторяет ошибки отечественных ракет типа «Энергия» или тяжелые версии «Ангары», иными словами, у нее есть боковые блоки, что резко поднимает сухую массу ракеты при прочих равных. К тому же она еще и полностью одноразовая и не может быть сделана осмысленно многоразовой (как и «Ангара») по чисто техническим причинам.Тем не менее, КНР это не очень волнует: такую ракету можно сделать быстрее, чем копию Starship, а ее большая удельная стоимость первой экономике мира вполне по силам  / © Wikimedia Commons

Тем не менее такие ожидания есть, и они создали вокруг второй лунной гонки довольно серьезный градус ажиотажа. Если в 2020 году мы констатировали, что в гонке к Луне Штатам придется соревноваться в основном с самими собой, то сейчас многие по всему миру всерьез ждут, что это будет не потешное, а реальное соревнование с первой экономикой мира — Китаем.

Февраль 2026-го

Не ранее 6 февраля 2026 года со стартового комплекса № 39 во Флориде — откуда когда-то к Луне летели «Аполлоны» — взлетит ракета SLS с кораблем «Орион». И для нее, и для корабля это будет всего второй полет — и первый пилотируемый.

Рид Уайсмен во время эксперимента на МКС / © Wikimedia Commons

Мощность SLS тоже недостаточна для того, чтобы вывести «Орион» на окололунную орбиту, как это сделал «Аполлон-8» в 1968 году. Поэтому, вопреки сообщениям многих СМИ, «Орион» не «облетит Луну», а пролетит мимо нее — это так называемая пролетная миссия. В ней топливо в основном тратится, чтобы прибыть в район Луны. Дальше ее гравитация замедлит космический аппарат и позволит ему вернуться обратно к Земле с минимумом энергетических затрат.
Смысл в том, чтобы проверить, насколько это возможно, корабль и ракету, прежде чем отправлять на них астронавтов для высадки на небесное тело.

На борту будут четверо: командир Рид Уайсмен, Виктор Гловер (американские СМИ подчеркивают, что он станет первым афроамериканцем, улетевшим дальше околоземной орбиты), Кристина Кох (будет первой женщиной с таким же достижением) и канадец Джереми Хансен (первый неамериканец с таким достижением).

Момент стыковки первой стыковки кораблей типа Crew Dragon с МКС. В центре Виктор Гловер  / © Wikimedia Commons

Вопреки тому, что может показаться, миссия будет совсем не прогулочной. Из программы «Аполлон» известно, что новая техника часто склонна к мелким — и не очень — отказам. Из-за непродуманных деталей конструкции еще при предполетной подготовке в 1960-х сгорели трое астронавтов лунной программы.

Да и при полетах к самой Луне были события, способные похоронить весь экипаж. Всего в одном полете случились и отказ двигателя ракеты, и коллапс перекачки топлива в невесомости, и проблемы с системой обеспечения воздуха, и взрыв аккумуляторов, и переохлаждение космонавтов, и их посадка на голодный паек по воде и даже попытка закрытия люка для герметизации корабля не удалась. В общем, только в историях лунозаговорщиков полеты к Луне шли гладко и без задоринки.

У Кристины Кох тоже есть опыт полетов на орбитальную станцию

Что особенно важно понимать, первую лунную программу США готовил безусловный гений космической отрасли Вернер фон Браун. И сами американские историки космоса честно признают: без него шансов на выигрыш лунной гонки у них не было бы. Стоит вспомнить, что когда фон Браун покинул американский космос, его руководители немедленно выбрали неудачные «Шаттлы». Это не только лишило астронавтику США возможностей летать к Луне, но и почти на десятилетие оставило без возможностей доставлять людей в космос. Не говоря уже о таких «мелочах», как 14 погибших астронавтов, что в несколько раз больше людских потерь в космосе всех остальных стран, вместе взятых.

Сегодня ситуация существенно отличается от эры фон Брауна. За часть лунной программы — корабль Starship, который сработает как лунный взлетно-посадочный модуль — отвечает действительно способный человек, чья компания выводит более 85 процентов всех грузов землян в космос и контролирует подавляющее большинство спутников на орбите.

Канадец Джереми Хансен, напротив, в космос никогда не летал. Поэтому включение его в состав экипажа в такой миссии чисто политический шаг. Забавно, что европейцы, которые дали серьезный вклад в железе для этой миссии, не получат в ней ни одного пассажирского места. Впрочем, для отношений США с ее европейскими партнерами это достаточно типичная практика  / © Wikimedia Commons

А вот об исполнителях всего остального этого не скажешь. Ракета SLS делают с большой ролью корпорации Boeing. Той самой, у которой не так давно вываливались недозакрученные двери из самолетов и чей космический корабль едва не убил пару астронавтов, летавших к МКС.
Исполнители «Ориона» из того же круга, поэтому проблемы не исключены и там. Во время пробного беспилотного полета у «Ориона» были трещины теплового щита. По наземным оценкам, трещины эти потенциально небезопасны для экипажа. Вроде бы ситуацию исправили, но точно не известно: беспилотный тест щита в космосе не повторяли, потому что это требует денег, а их у NASA меньше, чем оно хотело бы.

Маршрутом 13-го

В первые сутки после взлета корабль пробудет на вытянутой высокой околоземной орбите. Сперва экипаж проверит работу всех систем и лишь на втором витке активирует криогенную ступень для пролета мимо Луны. Ступень использует как топливо жидкий водород и кислород, оснащена одним двигателем RL-10, унаследованным SLS от программы «Шаттлов».

После примерно трех дней корабль пролетит в 7400 километрах от Луны (самая близкая к ней точка траектории), затем повернет на обратный курс. Все это время астронавты будут продолжать мониторить, что там вообще у «Ориона» работает и насколько исправно.

Юбилей катастрофической программы «Шаттлов»: зловеще… Сорок лет назад, в апреле 1981 года, «Шаттлы» начали свои полеты в космос, а десять лет назад — п… naked-science.ru

Это не значит, что «Артемида-II» отработает все узкие места будущей лунной миссии. Она не может проверить два ключевых элемента: взлетно-посадочный модуль и лунный скафандр. Ни того, ни другого к этой миссии доделать не успели.

И все же «Орион» с SLS — примерно половина миссии «Артемида-III», намеченной на осень 2028 года. Именно на этом корабле астронавты должны прибыть на орбиту Луны, перейти на Starship, а оттуда — сесть на Луну. Если что-то в полете февраля 2026-го пойдет не так, всю лунную миссию придется коренным образом пересмотреть. Так что важность «репетиции» трудно переоценить, даже несмотря на отсутствие в ней скафандров и лунного модуля.

Наконец, в конце 10-суточного полета ожидается его самая рискованная часть: на второй космической (приблизительно 11 километров в секунду) корабль войдет в земную атмосферу. Его кинетическая энергия при этом будет почти вдвое выше, чем при обычном возвращении с околоземной орбиты. Поэтому будем надеяться, что тепловой щит действительно исправили.

Общая схема миссии «Артемида-II». Возврат от Луны обеспечивается за счет ее тяготения, тормозящего корабль и позволяющего ему вернуться к Земле с минимальными затратами топлива  / © Wikimedia Commons

Никто до сих пор преднамеренно не выполнял облет Луны с людьми на борту. «Аполлон-13» попал туда, но случайно, как кур в ощип. Из-за неполадок на борту ему пришлось пролететь по такой траектории. Все это не может не вызывать некоторого беспокойства за судьбы людей на борту.

В то же время нам стоило бы побеспокоиться и за себя. Дело в том, что первым теорию о ином происхождении Луны — из которой вытекает возможность наличия там не только больших объемов воды, но и жизни — высказал российский физик в 2007 году (мы писали о его открытии здесь). Он сделал это для всего человечества, но из-за нашего отказа от участия в лунной гонке пока воспользоваться им светит только США.

В результате получится так, что научный результат добыли в одной стране. А все бонусы от него достанутся другой — причем не только научные, но и политические.