Новая орбитальная станция Lunar Gateway: зачем нужна замена МКС и какая она

Новая орбитальная станция Lunar Gateway: зачем нужна замена МКС и какая она

В США активно работают над новым проектом лунной орбитальной станции Lunar Gateway: фактически это станет заменой МКС, которая в ближайшие 4-8 лет будет выведена из строя. Рассказываем подробнее, в чем особенности нового американского проекта и как его реализуют.

Читайте «Хайтек» в

Как планируют сделать Lunar Gateway

Лунная станция от США была публично представлена НАСА в марте 2017 года под названием Deep Space Gateway как часть программы по разработке пилотируемого полёта на Марс.

Первым этапом подразумевалось создание станции на окололунной орбите, вторым этапом сборка на станции транспортного корабля для полета на Марс и проведение годового пилотируемого полета на орбите Луны для проверки возможности длительных полетов.

Согласно меморандуму от 2 мая 2018 года, НАСА рассматривает станцию на орбите Луны, а также поддерживаемые правительством США коммерческие лунные проекты по созданию небольших спускаемых на Луну аппаратов, как подготовку запуска крупных автоматических миссий и основу для реализации высадки людей на поверхность спутника.

Текущая идея этого проекта подразумевает постройку многомодульной станции, которая будет вращаться вокруг Луны. Предполагается, что на станции во время экспедиции смогут работать четыре человека на срок от 30 до 60–90 дней. Планируется, что пилотируемые полеты к станции с использованием ракет-носителей Space Launch System первоначально будут проводиться раз в год.

Станция будет располагаться на орбите Near Rectilinear Halo Orbit сокращенно NRHO: минимальное расстояние от поверхности Луны около 3 тыс. км, максимальное около 70 тыс. км. Станция будет делать один оборот вокруг Луны в течение приблизительно 7 дней.

Помимо такой орбиты, которая может использоваться как переходная точка, откуда можно лететь и на Луну, и в дальний космос, рассматривался вариант размещения станции на низкой окололунной орбите высотой между 100 и 200 км, с которой проще садиться на Луну.

Модули станции

• Электродвигательный модуль. Первый модуль НАСА. В мае 2019 года в конкурсе на разработку и предоставления модуля победила компания Maxar Technologies (ранее SSL), с которой был заключен контракт на сумму 375 млн долларов. Также в создании модуля примут участие Blue Origin и Draper. Заявлено, что дизайн модуля основан на платформе класса 1300, солнечные батареи основаны на ROSA, мощность электродинамического двигателя, питающегося от солнечных батарей — около 50 кВт; также на нем будут расположены системы связи; масса модуля на момент запуска 5 000 кг; запуск модуля запланирован на конец 2022 года. После периода успешной эксплуатации модуля его поставщиком на окололунной орбите НАСА может приобрести его для использования в качестве первого элемента станции. В запросе, изданном в июле 2017 года, указано, что модуль в рамках концепции станции будет иметь ионные, а также химические двигатели, использующие гидразин, бак, вмещающий 2 000 кг ксенона для ионных двигателей, и иметь минимум 15-летний срок службы, также масса не должна превышать 7,5 тонны, чтобы быть запущенным на РН SLS.
• Малый жилой модуль. Второй модуль НАСА в составе станции в рамках программы Артемида, необходимый для пилотируемой высадки в 2024 году. В июле 2019 года Northrop Grumman Innovation Systems была выбрана как изготовитель модуля, без заключения контракта на тот момент. Модуль создается на основе корабля Сигнус, создаваемый вместе с компанией Thales Alenia Space, ранее участвующей в создании Многоцелевой модуль снабжения и грузового корабля ATV. Два осевых и до двух радиальных стыковочных портов. Благодаря модулю на станции сможет находиться экипаж из 4 человек на срок до 30 дней. Запуск не ранее 4 квартала 2023 финансового года. Ранее — U.S. Utilization Element.
• Международный жилой модуль. Жилой модуль, создаваемый международными партнерами США совместно европейским и японским агентствам. Благодаря жилому модулю на станции сможет находиться экипаж на срок от 30 до 60 дней.
• Американский жилой модуль. Жилой модуль, создаваемый США.
• Модуль снабжения. Разные модули снабжения, создаваемые США и международными партнерами.
• Шлюзовой модуль. В случае участия России планируется, что российская версия модуля для выхода в открытый космос будет создана на основе модулей «Пирс» и «Узловой», разработанных для МКС. Модуль будет создан под американские стандарты — по напряжению в электросети, интерфейсам систем. Управление модулем также будет вестись через американские системы. Рассматриваются разные варианты запуска модуля: на SLS или на «Ангара-5М»; в случае запуска на «Ангаре-5М» масса модуля составляет 4,6 тонны.

Планируется, что модули станции будут доставляться на окололунную орбиту с использованием американских коммерческих РН, также с кораблем «Орион» РН Space Launch System. Роскосмос не исключал использование для запуска российских модулей российских ракет Протон-М и Ангара-A5M, а также сверхтяжелого РН.

Новые возможности Lunar Gateway

Станция на окололунной орбите позволит решать новые задачи. Прежде всего МКС, хоть и находится в космосе и подвержена воздействию космического излучения, находится в облегченных условиях — ее прикрывают радиационные пояса Земли.

Первый пилотируемый полет к станции с высадкой на Луне, как ожидается, продлится примерно месяц, и это будет новым рекордом по продолжительности нахождения человека за пределами радиационных поясов. До сих пор нельзя точно предсказать время и направление выброса на Солнце, так что длительные вахты на окололунной станции вполне могут с ними столкнуться.

В этом случае астронавты, скорее всего, должны будут использовать как убежище максимально защищенный отсек — корабль Orion. Расчеты, производившиеся для программы Apollo, говорят, что в командном модуле с толстыми стенками даже в случае очень сильной солнечной бури астронавты смогут сохранить работоспособность и безопасно завершить миссию. Но реальный опыт может принести важные данные для уточнения расчетов.

Lunar Gateway как замена для МКС

Такой проект может стать весомым ответом на вопрос о том, что станет с пилотируемой космонавтикой после МКС, как и на что будет использован громадный опыт совместной работы, накопленный за годы ее создания и эксплуатации. Международная станция действует уже почти 20 лет, окончание ее работы обозначено 2024 годом — возможно, сроки будут продлены до 2028-го, но рано или поздно ее все равно придется сводить с орбиты.

И тогда международная кооперация может найти естественное продолжение уже у лунной орбиты. Работа на новой станции позволит сохранить этот опыт и набрать новый, необходимый для следующего этапа пилотируемой экспедиции на Марс.

Когда запланирован запуск

Модуль связи (HLCS) должен быть запущен в 2023 году вместе с американским модулем HALO (по другим данным в 2024-м).
А в 2026-м будет запущен модуль дозаправки (ERM).

На каком этапе сейчас находится работа над станцией

• Строительство модуля ESPRIT

7 января 2021 года ЕКА подписало контракт с Thales Alenia Space (франко-итальянский производитель) на сумму 296 миллионов евро на строительство европейского модуля ESPRIT для космической станции НАСА Lunar Gateway.

ESPRIT (European System Providing Refueling, Infrastructure and Telecommunications) служит модулем голосовой и видеосвязи между Gateway и поверхностью Луны.

Также он обеспечивает дозаправку станции Gateway топливом. Через него же можно заправлять внешние корабли, например, отправляющиеся на поверхность Луны. ESPRIT состоит из двух этих модулей.

• Строительство модуля HALO

НАСА подписало контракт с компанией Northrop Grumman на сумму $935 млн на строительство модуля Habitation And Logistics Outpost (HALO) для для окололунной станции Lunar Gateway. Контрактом также предусмотрена интеграция модуля с силовой установкой производства Maxar Technologies.

HALO будет одновременно местом обитания экипажа и центром исследований. Герметичные жилые помещения будут состыкованы с космическими кораблями, включая корабль НАСА «Орион», лунными посадочными аппаратами и кораблями снабжения.

Сразу после запуска исследования на HALO начнет проводить Экспериментальный комплекс по гелиофизическим измерениям окружающей среды и радиации, созданный при Центре космических полетов им. Годдарда.

Критический анализ проекта состоится в 2022 году. Планируется, что запуск HALO состоится в ноябре 2024 года на ракете SpaceX Falcon Heavy. Northrop Grumman будет руководить интеграцией силовой установки и HALO и подготовкой к запуску с SpaceX, а также обеспечивать активацию и проверку HALO во время полета на лунную орбиту.