След месеци на технически и организационни проблеми, както и цели два урагана, днес, 16 ноември 2022 г., в 01,47 часа местно време (08,47 часа българско) от стартовата площадка 39B на космическия център Кенеди бе изстреляна гигантската ракета SLS, която носи на борда си космическия кораб Orion.
When we go, we go together.
The #Artemis team wants to thank everyone who helped us along the way toward the first launch of the @NASA_SLS rocket and @NASA_Orion. pic.twitter.com/9dBSBzQ6wI
— NASA Artemis (@NASAArtemis) November 16, 2022
Той в безпилотен режим ще достигне Луната и след няколко дни на нейна орбита ще се завърне обратно на Земята. Ако полетът е успешен, това ще постели пътя за следващите мисии – Artemis 2, която ще изпрати четирима астронавти до лунна орбита и обратно и разбира се, Artemis 3, при която хора за първи път ще кацнат на лунната повърхност от декември 1972 г. насам.
Как се стигна до програмата Artemis и как ще изглежда полетът на SLS и Orion?
Едно твърде дълго завръщане
Първите сериозни разговори за нови американски пилотируеми полети до Луната са от юли 1989 г., когато президентът Джордж Буш – баща обявява своята Space Exploration Initiative, която цели изграждането на дългосрочен план, който да се разгърне в следващите 20 години, и който включва изграждане на постоянна база на Луната и първи полет на човек до Марс. Няколко месеца след това инициативата на Буш е тежко критикувана от Конгреса на САЩ, заради огромните разходи, a неговият наследник Бил Клинтън, без много шум, ѝ слага точка през 1992 г.
През 2005 г. Джордж Буш – син стартира не по-малко амбициозната програма Constellation. Сред целите са създаване на ново поколение пилотируеми космически кораби, нови ракети-носители, завръщане на Луната не по-късно от 2020 г. и кацане на астронавти на Марс след 2030 г.
Програмата, обаче се сблъсква с липса на достатъчно финансиране и технически трудности. Следващият американски президент Барак Обама обявява през 2009 г., че Constellation е в преразход, сериозно изостава от графиците и няма достатъчно ниво на иновация. На следващата година Обама фактически я прекратява, но запазва отделни нейни елементи, като например космическия кораб Orion (тогава известен, като Crew Exploration Vehicle) и тежката ракета-носител SLS. Официално, плановете за кацане на хора на Луната са изоставени.
През декември 2017 г. новият президент Доналд Тръмп задава нов курс, който включва кацане на Луната. В началото на 2019 г. NASA обявява, че завръщането на хората на Луната ще стане факт през 2028 г., но няколко седмици по-късно и след политически натиск от президентската администрация срокът за това е изместен за 2024 г. На 14 май 2019 г. програмата за завръщане на Луната е наречена Artemis (Артемида – сестрата близначка на Аполон (Apollo), която е богиня на лова в древногръцката митология).
Въпреки очакванията, че администрацията на настоящия президент Джо Байдън ще окастри сериозно Artemis, това не стана факт и тя продължава в сроковете и обемите заложени от Тръмп, като последвалите забавяния са от чисто техническо естество.
Ракетата и корабът
Мисията Artemis 1 стана дебютен полет за тежката ракета-носител SLS (Space Launch System). Концептуално, тя е на повече от 30 години и в нея най-накрая се въплъщава отколешната мечта на NASA да утилизира множество технологии създадени около програмата Space Shuttle в създаването на нова система за извеждане на тежки товари на орбита.
SLS след приключването на сглобяването ѝ през март 2022 г.
Ракетата, която се използва в мисията Artemis 1 е от т.нар. Block 1. В тази конфигурация тя е висока 98 метра и има стартова тяга от 39 000 kN. Ракетата има два твърдогоривни ракетни ускорителя, които навяват спомен за Космическата совалка по простата причина, че те са същите ускорители използвани там. Единствената промяна е, че вместо стандартните четири секции е добавена пета секция, което прави ускорителите по-високи (54 m) и те работят по-дълго. За разлика от изстрелванията на совалката, където ускорителите се спускаха с парашути и се прибираха от морската повърхност, с цел повторно използване, при изстрелванията на SLS ускорителите ще се разбиват в океана. Реално, при самият старт, по-голямата част от тягата идва от именно от тях.
Основната степен на SLS, дело на Boeing, напомня на резервоара на космическата совалка, но приликата е само визуална и се дължи на червеникавия грунд, който се използва за защита от корозия и изолация. Степента е изцяло нова конструкция и тя разполага с четири рециклирани мотора RS-25, горящи течен кислород и водород. Абсолютно същите двигатели задвижваха Совалка, а при мисията Artemis 1 се използват мотори, които са летели в космоса вече между шест и три пъти.
Космическият кораб Orion готов за монтиране на SLS
Втората степен на ракетата се нарича Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS). Тя има само един двигател – RL10, който също гори течен водород и кислород. На върха на ракетата е космическия кораб Orion. Той се състои от две основни части – модула на екипажа, създаден от Lockheed Martin и сервизния модул, създаден от европейската космическа агенция ESA. В конфигурацията при изстрелване, космическият кораб тежи около 26 тона и има дължина от 8 метра. Обитаемият обем на модула на екипажа е около 9 m3, като той е конфигуриран за четирима астронавти. Сервизният модул има четири соларни панела, които ще осигуряват по-голямата част от нужното електричество. Модулът има един основен двигател, който също е рециклиран от Совалката. Става дума за т.нар. Space Shuttle Orbital Maneuvering System с тяга от 26,6 kN. Осемте маневрени мотора се наричат R-4D-11, като всеки от тях дава 490 N тяга.
Така ще изглежда Orion в космоса
Мисията Artemis 1, обаче не е първият полет в космоса за Orion. Или по-точно за модула на екипажа. През декември 2014 г. бе извършен полетът Exploration Flight Test-1. В неговите рамки капсулата на екипажа направи две обиколки на Земята и се приводни успешно в Тихия океан.
Тестовата капсула на Orion във водите на Тихия океан след Exploration Flight Test-1
Какво има на борда?
Космическият кораб Orion не лети празен. На борда му има трима манекени, с които ще се извършват редица експерименти и ще се събират научни данни. Първият се нарича „Капитан Мууникан Кампос”. Той е облечен в скафандъра, който бъдещите астронавти ще носят при излитане, кацане и други динамични части от мисията. Манекена събира данни за ускорението, вибрациите и радиацията. Другите два манекена са наречени Зохар и Хелга. Тяхната основна задача е събиране на данни за радиационния фон по време на полета, като Зохар ще е облечен в специална жилетка, създадена в Израел и предназначена за предпазване от вредната космическа радиация. На борда ще има и редица други сензори и някои научни експерименти. Нa борда ще се намира и прототипа на дигиталния асистент Callisto. И за финал, в дигитална форма ще се носят и имената на над 3 млн. души, които се регистрираха за това на сайта на NASA.
Манекените Зохан и Хелга (горе) и „Капитан Мууникан Кампос” (долу).
Полетът
На 16 ноември 2022 г. в 01,04 часа местно време се отвори двучасов прозорец, в който може да бъде извършен старта на мисията Artemis 1. Предстартовото броене, обаче бе спирано на два пъти. Първо, три часа преди старта, когато бе открит теч в наземното оборудване, което отговаря за зареждането на основната степен на SLS с течен водород. Проблемът бе отстранен от екип на NASA. След това, час преди отварянето на прозореца, се появи технически проблем с един от наземните радари, които трябва да проследят ракетата след старта ѝ. Проблемът също бе отстранен своевременно.
Стартът стана факт в 01,47 часа местно време. Две минути и 12 секунди по-късно от основната степен на SLS се отделиха двата твърдогоривни ускорители. След още минута и 20 секунди се изхвърля обтакала, под който се намира космическия кораб Orion. Работата на основната степен на SLS продължава точно осем минути и четири секунди. 12 секунди по-късно втората степен ICPS се отделя от основната степен. Към този момент тя се намира на елиптична орбита. В следващите минути космическият кораб Orion разгръща слънчевите си панели.
Среднощният старт на Artemis 1
53 минути и 46 секунди след старта ICPS включва двигателя си за 22 секунди с цел стабилизация на орбитата. След една обиколка на Земята, или един час, 23 минути и 21 секунди след старта, двигателят на втората степен се включи отново за да извърши т.нар. Trans-lunar injection (TLI) – маневра, която изведе апарата от земна орбита и ще го насочи към Луната. Двигателят на втората степен бе включен в продължение на точно 18 минути, при което скоростта се увеличи значително. Около 14 минути след това, космическият кораб Orion се отдели от втората степен. Малко по-късно, от нея се отделят 10 микро сателита (с големината на кутия за обувки), които са натоварени със собствени научни експерименти. Час и половина след това степента отново включва двигателя си за да се насочи за изгаряне в земната атмосфера.
Седем часа и 51 минути след старта Orion пуска собствения си двигател за да извърши серия малки корекции на траекторията си.
New views of planet Earth from @NASA_Orion as #Artemis I journeys to the Moon. Orion is 9.5 hours into a 25.5-day test flight. pic.twitter.com/CBaA4ZOK4X
— NASA (@NASA) November 16, 2022
Според NASA, до момента полетът тече по план, макар и в отделни моменти на полета да са наблюдавани дребни откази или неустойчива работа на някои системи и агрегати. Всичко, обаче е в рамките на приемливото.
Orion вече е поел по пътя си към Луната, който ще отнеме шест дни. Наближавайки естествения ни спътник, космическият кораб ще извърши два пуска на основния си двигател. Единият ще позволи прелитане на 97 km над лунната повърхност, а вторият ще вкара апарата във висока ретроградна окололунна орбита. Апогеят на орбитата ще е на малко повече от 70 000 km от Луната. Една пълна орбита ще се извършва за 12 дни.
Завръщането на Земята ще стане отново след два пуска на основния двигател – първият ще изкара Orion от високата ретроградна орбита и ще го прати близо до лунната повърхност, а вторият ще насочи корабът към Земята.
След няколко дневно пътешествие и на около 5000 km от земната повърхност, капсулата на екипажа ще се отдели от сервизния модул. Orion ще използва за първи път схема с „отскачане” от земната атмосфера. Тоест, апаратът ще убие значителна част от скоростта си при първоначалното навлизане в атмосферата, след което ще се върне за малко в космоса и ще се гмурне отново. Това ще позволи висока точност при приводняването във водите на Тихия океан. След като скоростта се намалява допълнително от парашути, капсулата ще падне с едва 30 km/h в морската вода, на около 80 km западно от Сан Диего.
Полетът на Artemis 1 ще продължи 25 дни и половина. Приводняването в Тихия океан се очаква сутринта на 11 декември 2022 г.
Целта на Artemis 1 ще е извършване на четири основни теста. На първо място това е проверка на топлинния щит на модула на екипажа. Втората основна задача е проверка на SLS и Orion в реален космически полет, по пълния профил на бъдещите мисии, при които на борда на кораба ще летят хора. Третата задача е свързана с проверката на новата навигационна система на Orion при полети отвън земната орбита, а за финал – ще се провери действията на наземните екипи при локализацията и прибирането на капсулата от океана.
А след това?
Ако всичко около Artemis 1 е успешно, то не по-рано от май 2024 г. към Луната ще поеме мисията Artemis 2. На борда на Orion ще са четирима астронавти – трима американци и един канадец. Тe ще използват т.нар. „траектория на свободно завръщане”, която по неволя бе тествана от Apollo 13 през 1970 г. Астронавтите няма да влизат на лунна орбита, а само ще се прелетят на сравнително голяма височина (около 7400 km) над естествения ни спътник и след това ще използват лунната гравитация за да поемат по траектория към Земята. Планира се мисията да продължи 10 дни.
Ако и тази мисия бъде успешна, то през 2025 г. ще последва Artemis 3, чиято продължителност ще е месец. Отново четирима астронавти ще достигнат до Луната, а двама от тях ще се спуснат на повърхността за да осъществят четири излизания на лунната повърхност в рамките на шест дни и половина. Кацането ще стане факт в района на лунния южен полюс, като надеждите на NASA са, че в някои кратери, които са в перманентна сянка е възможно да има заледена вода.
Отвъд това няма, няма бетонни срокове за следващите мисии в рамките на програмата Artemis. Официално, NASA планира по един полет годишно от 2027 до 2034 г. В техните рамки ще се сглобява орбиталната станция Gateway и ще се извършват нови кацания на Луната, като там трябва да се изгради база, позволяваща по-дълъг престой. До скоро бяха поръчани космически кораби Orion достатъчни за осъществяване на мисиите до Artemis 5 включително, но през октомври NASA поръча още три кораба – за мисиите Artemis 6, 7 и 8.
През юни 2022 г. изтекоха вътрешни доклади на NASA, които посочват, че агенцията вече се готви за евентуални забавяния на мисиите Artemis 2 и 3. Те могат да бъдат изтеглени с по една година, за съответно 2025 и 2026 г., в зависимост от техническата готовност. Освен това става ясно, че агенцията се готви за по-консервативен брой мисии и вместо осем полета между 2027 и 2034 г., може да се осъществят шест или седем.
През октомври пък, се разбра, че NASA планира мисията Artemis 4 да включва кацане на лунната повърхност. Дотогава се очакваше тя да е свързана само с изграждането на станцията Gateway, а приземяването на Луната се считаше за твърде рисково, предвид натоварването около дейностите по станцията.
Какво ще се случи с програмата Artemis предстои да видим. Въпросите около цялостното ѝ финансиране, свръх преразходите около SLS (до миналата година в програмата са хвърлени над $21 млрд.), не по-малкото средства вкарани в Orion ($9,3 млрд. от 2012 г. до сега) и въпросителните около това, каква е реалната научна цел на Artemis, остават да висят. Виси и темата с това как милиардите налети в Artemis ще помогнат на NASA за достигане на ултимативната им (поне в момента) цел – Марс.
