SpaceX vs НАСА: кто первым доставит нас на Луну?

Нога человека не ступала на Луну с 1972 года. Но с появлением коммерческих космических полетов стремление вновь возрождается и порождает новую космическую гонку. НАСА выбрало частную компанию SpaceX для своих коммерческих полетов в космос, но компания также преследует цель исследования.

Чтобы обеспечить полеты на Луну и за ее пределы, НАСА и SpaceX разрабатывают новые ракеты с большой грузоподъемностью: SpaceX Starship от SpaceX и Space Launch System (SLS, Система космических запусков) от НАСА.

Чем же они отличаются и какая из них мощнее?

Starship от SpaceX

Ракеты проходят несколько этапов, чтобы попасть на орбиту. Выбрасывая отработанные топливные баки во время полета, ракета становится легче и, следовательно, ее легче разгонять. После запуска система запуска SpaceX будет состоять из двух ступеней: ракеты-носителя, известной как Super Heavy, и Starship.

Super Heavy работает на ракетном двигателе Raptor, который сжигает смесь жидкого метана и жидкого кислорода. Основной принцип жидкостного ракетного двигателя заключается в том, что два реактивных топлива — керосин в качестве горючего и жидкий кислород в качестве окислителя — объединяются в камере сгорания и воспламеняются. Пламя производит горячий газ под высоким давлением, который с высокой скоростью выбрасывается через сопло двигателя для создания тяги.

Ракета обеспечивает тягу в 15 миллионов фунтов на старте, что примерно вдвое больше, чем у ракет эпохи космической программы «Аполлон». На вершине ракеты-носителя находится Starship, который оснащен еще шестью двигателями Raptor и большим отсеком для размещения спутников, отсеками для 100 членов экипажа и даже дополнительными топливными баками для дозаправки в космосе, что особенно важно для продолжительных межпланетных полетов человека в космос.

Starship предназначен для работы в вакууме космоса и в атмосферах Земли и Марса, используя небольшие подвижные крылья для планирования в желаемую зону посадки.

Оказавшись над зоной приземления, Starship переворачивается в вертикальное положение и использует свои бортовые двигатели Raptor для снижения и посадки. Он имеет достаточную тягу, чтобы оторваться от поверхности Марса или Луны, преодолеть более слабую гравитацию этих планет и вернуться на Землю — снова совершив мягкую посадку. И Starship, и Super Heavy полностью пригодны для повторного использования, и вся система предназначена для подъема более 100 тонн полезного груза на поверхность Луны или Марса.

Космический корабль быстро совершенствуется. Недавний испытательный полет прототипа Starship, SN8, успешно продемонстрировал ряд маневров. Но, к сожалению, в работе двигателя Raptor возникла неисправность, и SN8 разбился при посадке. Следующий испытательный полет ожидается в ближайшее время.

Space Launch System от НАСА

Space Launch System (SLS) от НАСА претендует на то, чтобы отобрать первенство у снятого с производства «Сатурна-5» как самой мощной ракеты, которую ведомство когда-либо использовало. Нынешнее воплощение (SLS block 1) имеет высоту почти 100 метров.

Основная ступень SLS, содержащая более 3,3 млн литров жидкого водорода и жидкого кислорода (что эквивалентно полуторакратному размеру олимпийских бассейна), приводится в движение четырьмя двигателями RS-25, три из которых использовались на предыдущих космических кораблях Space Shuttle. Их главное отличие от Raptors в том, что они сжигают жидкий водород вместо метана.

Основная ступень ракеты дополнена двумя твердотопливными ракетными ускорителями, прикрепленными к ее бокам, что обеспечивает общую комбинированную тягу в 8,2 миллиона фунтов при запуске — примерно на 5% больше, чем у «Сатурна-5» при запуске. Это выводит космический корабль на низкую околоземную орбиту. Разгонный блок предназначен для вывода прикрепленного к нему полезного груза — капсулы астронавта — с орбиты Земли и представляет собой меньшую ступень на жидком топливе, приводимую в действие одним двигателем RL-10 (уже используется в ракетах ATLAS и DELTA), который меньше и легче RS-25.

Space Launch System отправит капсулу экипажа Orion, которая может поддерживать до шести членов экипажа в течение 21 дня, на Луну в рамках миссии Artemis-1 — задача, которую современные ракеты NASA в настоящее время не могут выполнить. Предполагается, что в нем будут большие акриловые окна, чтобы космонавты могли наблюдать за путешествием. Он также будет иметь собственный двигатель и подачу топлива, а также вспомогательные двигательные установки для возвращения на Землю. Будущие космические станции, такие как Lunar Gateway, будут служить логистическим центром, который может включать дозаправку.

Основная ступень и ракеты-носители вряд ли будут многоразовыми (вместо приземления они упадут в океан), поэтому система SLS дороже как с точки зрения материалов, так и с точки зрения окружающей среды. Он разработан, чтобы развиваться до более крупных ступеней, способных перевозить экипаж или груз весом до 120 тонн, что потенциально больше, чем у Starship.

Многие технологии, используемые в SLS, представляют собой так называемое «устаревшее оборудование», так как они адаптированы из предыдущих миссий, что сокращает время исследований и разработок. Однако ранее в этом месяце испытательное возгорание основной ступени SLS было остановлено через минуту после восьмиминутного испытания из-за предполагаемого отказа компонента. Существенных повреждений не произошло, и менеджер программы SLS Джон Ханикатт заявил: «Я не думаю, что последуют значительные изменения конструкции».

А победителем становится…

Итак, какой космический корабль вероятнее всего доставит экипаж на Луну первым? Artemis 2 планируется как первая пилотируемая миссия с использованием SLS для облета Луны, и ее запуск ожидается в августе 2023 года. В то время как у SpaceX нет конкретной даты запуска с экипажем, они запускают #dearMoon — проект, связанный с лунным космическим туризмом и запланированный на 2023 год. Илон Маск также заявил, что марсианская миссия с экипажем может состояться уже в 2024 году, также с использованием Starship.

В конечном счете, это соревнование между ведомством, у которого за плечами годы испытаний и опыта, но оно ограничено неустойчивым притоком денег, зависящим от налогоплательщиков, и изменениями в административной политике, и компанией, относительно новой для игры, но которая уже запустила 109 ракет Falcon 9 с 98-процентным показателем успеха и имеет выделенный долгосрочный денежный приток.

Тот, кто первым достигнет Луны, откроет новую эру исследования мира, который по-прежнему имеет большую научную ценность.