Artemis 1: первый полет космического корабля, который должен доставить людей на Луну

Стартовое окно — период, в течение которого ракета должна быть запущена, чтобы достичь места назначения — открывается 29 августа для первого с 1972 года полета на Луну космического корабля, предназначенного для доставки туда людей. Если все пойдет хорошо, проект Artemis сможет достичь своей цели — вернуть людей на Луну в 2025 году

Проект Артемида, названный в честь сестры Аполлона и дочери Зевса в древнегреческой мифологии, предназначен для установления долгосрочного присутствия человека на нашем ближайшем небесном соседе и, в конечном итоге, для дальнейшего исследования. Artemis 1 — первая из нескольких миссий. Она состоит из новой сверхтяжелой ракеты NASA, системы космического запуска (SLS), которая никогда ранее не запускалась, и многоцелевого пилотируемого корабля Orion, который только один раз побывал в космосе.

Фото: https://naked-science.ru/

В отличие от Командно-служебных модулей миссий «Аполлон», которые питались от водородных топливных элементов, Orion MPCV — это корабль, работающий на солнечной энергии. Его отличительные солнечные батареи в стиле крестообразных крыльев могут поворачиваться вперед или назад, чтобы уменьшить нагрузку на зонд во время маневров с большой тягой. Он способен перевозить шесть астронавтов на срок до 21 дня в космосе. Однако предстоящая миссия Artemis 1 без экипажа может длиться до 42 дней.

Кроме того, в отличие от Apollo, Artemis — международный проект. Orion MPCV состоит из построенной в США капсулы для астронавтов и служебного модуля европейского производства, содержащего запасы топлива, воды, воздуха, солнечных батарей и ракетных двигателей.

Зависимость от Солнца в качестве источника энергии накладывает некоторые ограничения на то, когда Артемида-1 может быть запущена, поскольку геометрия Земли и Луны должна быть такой, чтобы космический корабль Орион не находился в тени от Солнца более 90 минут в любой момент во время полета. Самое раннее окно запуска открывается в 08:33 по восточному поясному времени 29 августа, а последующие окна — 2 и 5 сентября.

Пионерский полет

SLS выведет Орион на околоземную орбиту, где его основная ступень будет сброшена — сброшена в океан. Большая часть энергии, необходимой для полета космического корабля к Луне, используется на этом первом этапе полета только для достижения низкой околоземной орбиты. Затем Орион будет вытеснен с околоземной орбиты на траекторию, связанную с Луной, второй ступенью SLS, называемой промежуточной криогенной двигательной ступенью (ICPS).

Затем «Орион» отделится от ICPS и проведет следующие несколько дней в полете к Луне. Запуск обычно является одной из самых рискованных частей любого космического полета, особенно для новой ракеты. Если «Артемида-1» успешно выйдет на околоземную орбиту, это станет важной вехой для проекта.

Фото: https://naked-science.ru/

Во время миссии Orion также развернет десять мини-спутников, известных как CubeSats. Один из них, BioSentinel, будет содержать дрожжи для наблюдения за тем, как микрогравитация и радиационная среда на Луне влияют на рост микроорганизмов. Другой, NEA Scout, развернет солнечный парус, а затем полетит к ближайшему астероиду для тщательного изучения. Между тем, IceCube будет вращаться вокруг Луны и искать залежи льда на поверхности или рядом с ней, которые могут быть использованы будущими астронавтами.

Выход на лунную орбиту произойдет всего в 60 милях над лунной поверхностью. Орион запустит свои бортовые двигатели, чтобы замедлить космический корабль и позволить гравитации Луны вывести его на орбиту. Он будет вращаться вокруг Луны по необычной далекой ретроградной орбите — в направлении, противоположном вращению Луны. Эта конкретная орбита изначально была выбрана для летных испытаний Ориона в рамках уже отмененной миссии по перенаправлению астероидов.

На этом этапе Orion пролетит до 70 000 км от Луны и достигнет самого дальнего расстояния от Земли, когда-либо существовавшего для космического корабля, пригодного для человека. Если бы астронавты были на борту, им бы открылся великолепный вид на далекую Землю и Луну.

Orion проведет на лунной орбите от шести до 23 дней, после чего снова запустит свои бортовые двигатели, чтобы разогнаться с лунной орбиты и выйти на траекторию возвращения на Землю.

Температура поверхности Луны может достигать 120°C днем ​​и опускаться до -170°C ночью. Такие большие перепады температуры могут вызвать значительное тепловое расширение и сжатие материалов, поэтому космический корабль «Орион» должен был быть построен из материалов, способных выдерживать значительные тепловые нагрузки без разрушения. Одна из целей миссии — проверить это и, что особенно важно, убедиться, что пригодная для дыхания атмосфера внутри капсулы поддерживается на всем протяжении.

Фото: https://naked-science.ru/

На расстояниях до Луны астронавты также оказались бы вне магнитного поля Земли, которое обычно защищает нас от космического излучения. Радиация дальнего космоса представляет собой серьезную проблему для любых будущих полетов человека на Луну. Самая продолжительная миссия «Аполлон» («Аполлон-17») продлилась 12 с половиной дней — «Орион» будет находиться в глубоком космосе в три-четыре раза дольше. Поэтому инженеры также будут внимательно следить за радиационной обстановкой внутри капсулы.

По возвращении на Землю капсула экипажа «Орион» отделится от служебного модуля, который будет сброшен, а затем войдет в атмосферу, защищенную своим тепловым экраном. Она спустится и развернет парашюты, чтобы приземлиться в море. На самом деле, это самая важная часть миссии: убедиться, что капсула сможет выдержать высокие скорости входа в атмосферу космического корабля, возвращающегося с Луны, а затем совершить безопасную посадку. Для этого теплозащитный экран должен выдерживать температуру 2750°C, в то время как Orion замедляется со скорости 24 500 миль в час — это значительно выше, чем температура, возникающая при возвращении космического корабля с низкой околоземной орбиты. Если предположить успешный запуск 29 августа, приводнение произойдет 10 октября.

Artemis-2, который в настоящее время планируется запустить в 2024 году, доставит четырех астронавтов на высоту около 9000 км над поверхностью Луны. Астронавты «Артемиды-2» станут рекордсменами по наибольшему расстоянию от Земли, когда-либо достигнутому человеком. НАСА также только что объявило краткий список посадочных площадок вблизи Южного полюса Луны для первой лунной посадочной миссии «Артемида-3», целью которой является высадка людей туда в 2025 году.

Автор: Гарет Дорриан, постдокторский научный сотрудник в области космических наук, Бирмингемский университет