SLS, в случае успешного первого пуска, станет самой мощной ракетой-носителем: её стартовая тяга на 27% и 11% превысит тягу Space Shuttle и Saturn V, соответственно. Гигантская ракета NASA — современный аналог Saturn V, которая отправляла астронавтов на Луну в рамках программы Apollo. Теперь SLS попытается повторить успех пятидесятилетней давности.
SLS включает следующие основные элементы: первую ступень, твердотопливные ускорители, вторую (разгонную) ступень и пилотируемый космический корабль Orion.
Новую ракету создали на основе Space Shuttle, причём в прямом смысле: твердотопливные ускорители и жидкостные ракетные двигатели RS-25 уже использовали в полётах шаттлов, а затем существенно модернизировали. Два ускорителя, которые обеспечат около 75% общей тяги SLS на старте, расположены по бокам центрального блока — первой ступени, напоминающей внешний топливный бак Space Shuttle. Первая ступень включает два резервуара: с жидкими кислородом (окислитель) и водородом (горючее) общей вместительностью 2,7 миллиона литров.
Топливо и окислитель предназначены для четырех двигателей RS-25, которые совместно с твердотопливными ускорителями выведут SLS на низкую околоземную орбиту за 8 минут. Примерно через два часа после запуска начнёт работать кислород-водородный двигатель второй ступени RL10 — Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), которая выведет Orion на траекторию к Луне.
SLS будут использовать в программе Artemis по возвращению людей на Луну. NASA планирует совершить несколько полётов с разными задачами, но не чаще одного пуска в год, что связано с высокими производственными и эксплуатационными затратами — по предварительным оценкам, около 2 миллиардов долларов на пуск.
При этом модульная конструкция SLS позволит вносить в неё изменения в зависимости от конкретных задач полёта. Пока предусмотрено три конфигурации (Block 1, Block 1B и Block 2) для перевозки экипажа и грузов. Первые три полёта SLS совершит в базовой конфигурации Block 1. Более мощные варианты ракеты для последующих полётов (например, чтобы доставить груз на Луну) будут включать модернизированные твердотопливные ускорители и верхнюю ступень.
А пока SLS готовится к своему первому полёту по программе Artemis I. Она заключается в беспилотном облёте Луны и возвращении на Землю капсулы Orion. В зависимости от даты запуска программа продлится от четырёх до шести недель. Чтобы добраться до Луны, понадобятся одна-две недели, после чего Orion выйдет на ретроградную окололунную орбиту. Он будет обращаться вокруг Луны в направлении, противоположном её вращению, на протяжении 6—19 дней.
В это время будут тестироваться все системы и даже проводиться эксперименты. На борту Orion разместят три манекена, чтобы проверить, как окололунная среда повлияет на людей. «Командир» полетит в скафандре, оснащённом датчиками радиации и приборами для регистрации данных о перегрузках и уровне вибрации. В качестве «индикатора невесомости» полетит плюшевая игрушка Снупи, облачённая в миниатюрную версию скафандра. Искусственный интеллект на борту — Alexa от Amazon — будет использоваться для тестирования голосовой технологии дальнего действия Callisto.
В ходе полёта также будут выпущены в космос 10 спутников формата Cubesat. Например, Lunar IceCube будет искать лёд на Луне, NEA Scout развернёт солнечный парус и направится к небольшому ближайшему астероиду, а BioSentinel проверит, как радиация влияет на дрожжи.
После выполнения своих задач Orion отправится на Землю. Путь домой займёт от 9 до 19 дней. Капсула приводнится в Атлантическом океане.
Но всё это не произойдёт до тех пор, пока учёные и инженеры досконально не проверят построенную ракету. SLS для Artemis I полностью собрали 20 октября 2021 года и уже провели ключевые испытания элементов и систем. А недавно специалисты попытались провести генеральную репетицию процедуры пуска ракеты, но, к сожалению, завершить её не удалось из-за возникших технических проблем.
Вечером 17 марта 2022 года SLS, установленная на мобильной платформе, отправилась из здания вертикальной сборки в путешествие к стартовой площадке 39B. Вся конструкция передвигалась на гусеничном транспортёре NASA CT-2 — гигантской машине размером почти в половину футбольного поля, которая использовалась ещё во времена программы Apollo. Скорость — далеко не сильная сторона СТ-2, она составляет всего около 1,3 км/ч. Спустя почти 11 часов гигантская ракета высотой 98,1 метра и массой свыше полутора тысяч тонн впервые прибыла к месту своего будущего старта.
Площадка 39B Космического центра Кеннеди была построена ещё в 60-х годах прошлого века и использовалась для пилотируемых полётов программы Skylab, единственного пуска Saturn V по программе Apollo 10 и пусков Space Shuttle. Последний старт с этой площадки произвели в 2009 году для испытательного полёта прототипа ракеты Ares I, которую разрабатывали в рамках программы Constellation, вскоре отменённой.
Для пусков SLS площадку 39B пришлось серьёзно модернизировать. Медные кабели были полностью заменены оптоволоконными. Новую электронику установили в помещении PTCR, где находится оборудование, которое будет связывать элементы SLS, мобильной платформы и стартовой площадки с Центром управления запусками. Также доработали систему шумоподавления и пламегаситель, отремонтировали водонапорную башню и огневую траншею. Кроме того, установили три громоотводные башни высотой свыше 180 метров каждая. Их оснастили высокоскоростными камерами для отслеживания молний по показаниям датчиков, установленных по всему периметру площадки, а также метеостанциями — по четыре на каждую башню. Пока SLS — единственная ракета, которую планируют обслуживать на стартовой площадке 39B.
Тестовый обратный отсчёт начался 1 апреля 2022 года, его планировали завершить в течение нескольких дней. По сути финальное испытание SLS — это те же самые процедуры, которые будут производиться перед настоящим стартом, за исключением самого старта. Основной задачей генеральной репетиции была полная загрузка криогенного топлива и окислителя в резервуары основной и разгонной ступеней. Специалисты планировали остановить обратный отсчёт за 9,34 секунды до предполагаемого «старта» и слить всё топливо. Однако успешно провести испытания не удалось.
Генеральную репетицию неоднократно останавливали, а попытки загрузить жидкие кислород и водород трижды заканчивались неудачей. Сначала приступить к испытаниям не позволили проблемы с герметизацией в закрытых помещениях мобильной пусковой установки. После их устранения специалисты смогли лишь на 50% заполнить резервуар основной ступени жидким кислородом из-за неполадок с ограничением его температуры. Жидкий водород не загрузили вовсе в связи с неправильно настроенным выпускным клапаном, который сбрасывает давление из основной ступени во время заправки.
Следующую попытку пришлось отложить из-за старта программы Axiom Space по отправке космических туристов на МКС, который состоялся с соседней площадки 39A 8 апреля.
В ходе очередной загрузки топлива обнаружилась неисправность клапана второй ступени, который должен предотвращать утечку гелия во время продувки двигателей и очистки трубопроводов перед заправкой. Из-за этого тестовую процедуру изменили и запланировали загрузить топливо только в основную ступень.
Но и это не вышло. Во время заправки обнаружилась утечка жидкого водорода на шлангокабеле, идущем к основной ступени SLS от мобильной стартовой платформы. В итоге резервуар с жидким кислородом удалось заполнить на 49%, а с жидким водородом — всего на 5%. Тестовый обратный отсчёт вновь прервали, а 26 апреля SLS откатили для ремонта назад в здание вертикальной сборки.
Как выяснилось на месте, гелиевый клапан верхней ступени не сработал из-за того, что в механизме застряли куски резины. Клапан заменили и заодно устранили другие возможные источники попадания постороннего материала. Утечка водорода на шлангокабеле возникла из-за ослабевания соединительных болтов. Их затянули и протестировали.
Также во время испытаний на стартовой площадке возникали перебои подачи газообразного азота, необходимого для подготовки к заправке и во время неё, чтобы обеспечить пожарную безопасность элементов SLS. Поставщик азота Air Liquide оказался не готов к повышенным требованиям SLS. Теперь же на заводе модернизировали систему газораспределения, чтобы увеличить количество азота для вновь предстоящей генеральной репетиции.
Чтобы не терять времени даром, специалисты провели и некоторые дополнительные работы, например, осмотрели Orion на предмет повреждений от непогоды и установили несколько полезных нагрузок, в том числе, оборудование для биологического эксперимента и системы Callisto.
После завершения всех ремонтных и профилактических работ SLS наконец снова выкатили на стартовую площадку. Сейчас ракету готовят к очередному тестовому обратному отсчёту, который планируют начать 18 июня, после чего ещё раз попробуют полностью загрузить топливо и окислитель.
Дату запуска SLS NASA объявит по результатам финального испытания. Существуют ещё две оптимистичные возможности для старта: с 26 июля по 10 августа 2022 года с выпадением 1, 2 и 6 августа и с 23 августа по 6 сентября, исключая 30, 31 августа и 1 сентября.
В случае успешного запуска программы за Artemis I последуют Artemis II с пилотируемым полётом вокруг Луны с экипажем в составе четырёх человек, но без посадки (не ранее мая 2024 года), и Artemis III — первая высадка людей на Луну с 1972 года, запланированная теперь не ранее 2025 года. Главная цель SLS — обеспечить постоянное присутствие людей на лунных базах, что станет испытательным полигоном для последующих полётов на Марс.
Автор: Алина Нестерова
Источники: www.nasa.gov, www.space.com, www.universetoday.com, phys.org, blogs.nasa.gov, spaceflightnow.com, www.nasaspaceflight.com, spacenews.com
