Чем отличается новая лунная мегаракета НАСА от Saturn V, поднявшей на Луну Нила Армстронга? (18 фото + 4 видео)
Категория: Космос
13 августа 2022
SLS, новая мегалунная ракета НАСА, ростом выше Статуи Свободы, стоившая ошеломляющие 23 миллиарда долларов через несколько недель отправится в космос. 29 августа начнется ее шестинедельная миссия, в рамках которой она доставит космический корабль Orion без экипажа на лунную орбиту и обратно. Это будет первый из трех запланированных полетов на Луну в ходе программы, кульминацией которой станет возвращение людей на лунную поверхность впервые с 1970-х годов.
В рамках новой лунной программы "Артемида" НАСА хочет высадить на Луну первую женщину и первого цветногокосмонавта к 2025 году с помощью ракеты SLS. Ракета весом 25 000 тонн, способная генерировать тягу почти в 40 меганьютонов, является современным эквивалентом Saturn V, огромной ракеты-носителя, построенной в эпоху программы "Аполлон", в рамках которой в 1969 году состоялся первый полет к Луне Нила Армстронга, Базза Олдрина и Майкла Коллинза. Две ракеты были построены с разницей более чем в полвека, но, несмотря на огромный технологический прогресс, SLS не затмит Saturn V по всем параметрам.
Первая версия SLS будет называться "Блок 1". В течение следующих нескольких лет будет проведена серия модернизаций, чтобы она могла запускать более тяжелые грузы за пределы низкой околоземной орбиты. НАСА надеется, что эта мегаракета не просто доставит астронавтов на Луну, но в конечном итоге сможет отправить людей на Марс и дальше.
"Блок 1" имеет высоту 98 метров, возвышаясь на 23 этажа над стартовой площадкой, а это означает, что он не так высок, как колоссальный рост Saturn V ростом 110 метров. SLS также весит меньше — 25 000 тонн по сравнению 28 000 тонн Saturn V. Но ракета 2022 ни в коем случае не является младшим братом своего культового предшественника. «Это действительно огромная ракета. Она просто потрясающе большая», — сказал Джон Шеннон, вице-президент и руководитель программы SLS в Boeing, главном подрядчике ракеты.
"Блок 1" затмевает Сатурн V, когда речь заходит о тяге, которую он способен генерировать. Четыре двигателя SLS RS-25, могут развивать тягу в 39,1 МН — на 15% больше, чем у Saturn V, дававшей 34,5 М). По генерируемой тяге SLS будет самой мощной ракетой из когда-либо построенных. Ее максимальная скорость - 39 500 км/ч по сравнению с 28 000 км/ч у Saturn V. Сколь ни велика сумма в 23 миллиарда долларов, которые пошли на разработку и создание SLS, она составляет примерно половину того, что было потрачено на Saturn V, если принять во внимание инфляцию. Saturn V обошелся в 6,4 миллиарда долларов в 1960-х годах, что в сегодняшних деньгах составляет около 51,8 миллиарда долларов.
Примечательно, однако, что разработка Saturn V от дизайна на бумаге до первого полета заняла всего шесть лет. Официально его разработка началась в январе 1961 года, а первый запуск - в ноябре 1967 года. Детище инженера немецкого происхождения Вернера фон Брауна, Saturn V совершил 13 успешных полетов, прежде чем был списан.
Дизайн SLS был представлен в 2011 году, но лишь восемь лет назад он вступил в стадию разработки. Таким образом, несмотря на многочисленные технологические усовершенствования за последние пять с половиной десятилетий, работа над лунной ракетой сегодня заняла больше времени, чем у фон Браун в 1960-е годы.
Многие задержки были вызваны проблемами с самим SLS, в то время как программу "Артемида" также преследовали проблемы с разработкой скафандров и систем спускаемых аппаратов, которые доставят экипаж на поверхность Луны.
Проект задержали и юридические проблемы. В прошлом году компания Blue Origin Джеффа Безоса безуспешно подала в суд на НАСА из-за решения присудить контракт на разработку системы спускаемых аппаратов исключительно SpaceX.
Сейчас НАСА строит ракеты SLS сразу для нескольких миссий. Чтобы сократить затраты и время разработки, космическое агентство США модернизирует проверенное оборудование космического корабля "Шаттл" и других исследовательских программ, используя при этом передовые инструменты и производственные технологии. Таким образом, некоторые части ракеты являются новыми разработками, тогда как другие были модернизированы с включением современных функций, отвечающих потребностям миссий в дальнем космосе.
Хотя разработка и сборка Saturn V стоили дороже, его запуск был не так дорог. В 1969 году каждый запуск стоил 185 миллионов долларов, что эквивалентно 1,49 миллиарда долларов в сегодняшних деньгах, в то время как стоимость запуска SLS оценивается в 4,1 миллиарда долларов.
Новая мегаракета НАСА будет оснащена основной ступенью, окруженной двумя твердотопливными ракетными ускорителями, и верхней ступенью, называемой промежуточной криогенной двигательной ступенью.
В отличие от SLS, Saturn V состояла из трех ступеней. В этом транспортном средстве не использовались ускорители: при своем размере он не нуждался в них. Твердотопливные технологии в 60-е тоже были не столь совершенны, поэтому Saturn V питался смесью керосина, жидкого кислорода и жидкого водорода. Твердотопливные ускорители шаттлов SLS содержат в качестве топлива полибутадиен-акрилонитрил и обеспечивают более 75 процентов тяги в течение первых двух минут полета. Тем временем его основная ступень хранит 730 000 галлонов переохлажденного жидкого водорода и жидкого кислорода, которые питают двигатели RS-25. Как упоминалось ранее, Saturn V был разделен на три ступени. В первой использовались пять двигателей F-1, чтобы поднять массивную ракету над землей, после чего она сбрасывалась, чтобы дать возможность прогореть второй и третьей ступеням. В конечном итоге они также отделились от космического корабля «Аполлон», оставив только командный модуль, служебный модуль и лунный посадочный модуль — вместе со ступенью подъема и спуска.
При запуске "Аполлона-11" именно командный модуль "Колумбия" доставил Коллинза, Олдрина и Армстронга на лунную орбиту, после чего двое последних спустились на поверхность.
Пилотируемый корабль SLS следующего поколения "Орион" будет способен обслуживать потребности четырех астронавтов, а не трех, как Saturn V. Первый запуск SLS станет вторым для капсулы "Орион", которая участвовала в испытательном полете в декабре 2014 года, когда отправилась в космос на ULA Delta IV Heavy.
"Орион" будет запущен без экипажа на борту, вместо этого на Луну и обратно в нем прокатятся манекены. Они предназначены для имитации человеческого веса и размера, дают ученым и инженерам представление о летных характеристиках, не подвергая людей риску. В отличие от единственного бортового компьютера капсулы "Аполлон", "Орион" оснащен двумя дублирующими бортовыми компьютерами, которые работают одновременно. Каждый из них также оснащен двумя резервными компьютерами.
Компьютеры "Ориона" также содержат значительно больше памяти и работают на гораздо более высоких скоростях, чем компьютеры эпохи "Аполлона". НАСА утверждает, что они работают в 20 000 раз быстрее, а объем их памяти в 128 000 раз больше. Что касается максимальной полезной нагрузки при доставке груза на низкую околоземную орбиту, SLS должен нести 95 тонн, в то время как Saturn V был в состоянии перевозить 118 тонн. Максимальная полезная нагрузка SLS на лунной орбите составляет 27 тонн — что эквивалентно 11 большим внедорожникам, а у Saturn V — 41 тонну. Однако ожидается, что полезная нагрузка SLS будут расти с новыми итерациями конструкции.
Однако следует помнить: более важным показателем, чем максимальная полезная нагрузка, которую транспортное средство может перевозить, является стоимость, в которую это обойдется. Это одна из самых запретительных вещей в космических путешествиях, особенно когда речь идет о длительных миссиях человека, к примеру, на Марс.
Во время миссии "Артемида I" "Орион", который в основном был построен Lockheed Martin, останется в космосе без стыковки с космической станцией дольше, чем любой корабль, и вернется домой быстрее, чем корабли возвращались когда-либо прежде, заявило НАСА.
Первая миссия призвана показать, что SLS и "Орион" готовы к перевозке астронавтов. Если она добьется успеха, НАСА отправит миссию "Артемида II" в путешествие вокруг Луны уже в 2024 году, на этот раз с человеческим экипажем на борту. В ее рамках планируется отправить четырех астронавтов в облет Луны максимум на 21 день.
Обе миссии являются испытательными полетами, призванными продемонстрировать технологии и возможности "Ориона", SLS и миссии "Артемида", прежде чем НАСА вернет человека на Луну.
Saturn V — до того, как полетела какая-либо миссия «Аполлон», — столкнулся с крупной трагедией в январе 1967 года. Когда астронавты Гас Гриссом, Эд Уайт и Роджер Чаффи проводили тренировку на стартовой площадке во Флориде, в их капсуле вспыхнул пожар, в результате которого погибли все трое. Катастрофа заставила НАСА пересмотреть все аспекты программы и переработать многие системы космического корабля, в результате чего только в октябре 1968 года первая миссия «Аполлон» отправилась в космос. За «Аполлоном-7» последовали еще три полета, которые выполнялись аналогично плану «Артемиды». Астронавты «Аполлона-10» были вторыми, облетевшими Луну. Их полет выполнил роль пробного запуска перед лунной посадкой 11-й миссии, которая состоялась два месяца спустя.
При этом у SLS и Saturn V есть и другие конкуренты. Так, Илон Маск давно вовсю трубит о своем долгожданном корабле Starship, который может изменить правила игры в космических путешествиях. Ведь, как и Saturn V, SLS не является многоразовой ракетой-носителем. Но Starship Маска им будет. Он разрабатывается как многоразовое транспортное средство, способное доставить на Марс до 100 человек. Starship — это комбинация ракеты и космического корабля, которая будет иметь высоту 20 метров.
Поскольку ракета Маска будет многоразовой, она сможет вернуться на землю после запуска, а затем вновь взлететь через короткое время после повторной заправки топливом. Это будет огромное достижение, потому что оно снижает стоимость запусков ракет и предотвращает выбрасывание частей в море или сгорание в атмосфере Земли, как в случае с другими системами запуска. Космический корабль, который также называют Starship, будет установлен на ракете Super Heavy.
Он будет оснащен 32 двигателями Raptor и должен развивать максимальную тягу более 70 меганьютонов. Ракета также сможет поднять на низкую околоземную орбиту не менее 100 тонн полезной нагрузки. Возможно, эта цифра возрастет и до 150 тонн.
Маск надеется, что Starship будет использоваться для дальних полетов на Марс и обратно, которые могут занять до девяти месяцев в каждом направлении. Он хочет установить около 40 кабин в зоне полезной нагрузки рядом с передней частью верхней ступени. Первый орбитальный испытательный полет космического корабля SpaceX Starship планируется уже в следующем месяце.
Однако не только США стремятся построить мегаракеты. Китай также планирует разработать последнюю, самую большую и самую смелую версию своей серии ракет «Чанчжэн». «Чанчжэн-9» станет пекинской версией SLS: сверхтяжелая ракета, предназначенная для запуска крупных объектов инфраструктуры на орбиту и для помощи в строительстве совместной Китайско-российской международной лунной исследовательской станции. Он будет использовать то же топливо (метан-жидкий кислород или металокс), что и космический корабль SpaceX, при этом обе конструкции имеют сходные возможности по подъему тяжелых грузов. Предполагается, что «Чанчжэн-9» будет иметь грузоподъемность на низкой околоземной орбите от 140 до 150 тонн. Однако помимо этого их структура сильно отличается. На космическом аппарате, как сообщается, будет находиться также научное оборудование, которое будет проводить автономные научные и технологические эксперименты в глубоком космосе, расширяя понимание природы Луны и радиации дальнего космоса. Космическое агентство США планирует 18 августа отправить SLS и "Орион" на стартовую площадку 39B во Флориде. Процесс можно будет увидеть в ходе прямой трансляции на YouTube-канале NASA.
