… а не через операции у астероидов
Планы НАСА в области пилотируемой космонавтики снова обсуждались на уровне Палаты представителей Конгресса США. То, что парламент США не устраивают размытые временные рамки, нечеткие цели, большие затраты и слабо описанные перспективы марсианского плана НАСА давно не новость. Об этом уже писали здесь.
Но 10 июня 2016 в американских и в российских СМИ прошла сенсационная информация под лозунгом: “США собрались вернуться на Луну”. Такая информация весьма неожидана для тех, кто внимательно не следит за эволюцией планов НАСА по пилотируемому полету на Марс. Забавно то, что этот “
Сейчас некоторые считают, что мы сперва должны попытаться вернуться на поверхность Луны, как это было запланировано ранее. Но сейчас я должен довольно прямо сказать: Мы там уже были...
С тех пор периодически в новостях пробивались отзвуки горячих дискуссий на темы «Что колонизировать сначала: Луну или Марс?» (примеры: 1, 2, 3, 4) и «Сразу на Марс или через Луну (или через окололунную орбиту)” (примеры: 1, 2, 3, 4, 5). Действительно, путь пилотируемой экспедиции на Марс может осуществляться по-разному — лучше всего эти варианты выбора представленны на схеме ниже:
Для тех, кто внимательно следил за космическими новостями и этими дискуссиями, новость о возврате к Луне не стала громом с ясного неба — скорее, ожидаемая неизбежность: сработал здравый смысл перед лицом неподъемно тяжелой и опасной пилотируемой миссии на Марс. О том, что на Луне можно добыть топливо и окислитель для полёта к Марсу говорил и сам Уильям Герстенмайер (William H. Gerstenmaier) — шеф пилотируемых исследований НАСА с 2005 года.
Придуманных вариантов полета много, а выбрать сложно, так как пока не наработано и половины из технических решений для такой миссии. Есть корабль “Орион”, но пока летавший без людей и совсем недалеко. Есть проект сверхтяжелого ракеты-носителя SLS и основные детали к нему, но полетит ли он, как задумано, в 2018 году? Есть идея об автоматическом буксире на ионных двигателях (так называемая концепция Solar Electric Propulsion) для доставки топлива и припасов к Марсу заранее. А вот про посадочные/взлетные ступени для Марса пока мало что объясняется, есть только неутешительные расчёты: чтобы с поверхности Марса улететь надо на Марс посадить минимум 90-тонный аппарат (либо 2-4 аппарата поменьше общим весом в 120-130 тонн для заправки или выработки части топлива на месте — стр. 27 из официального доклада для НАСА в апреле 2015). Где всё это отработать в деле, перед опасно долгим полетом на Марс, который не дает никакого права на ошибку?
Может в миссиях к астероидам или с транспортировкой астероида на орбиту у Луны?
Проект с астероидом
К сожалению, первоначальная идея слетать и высадиться на астероиде небольшим экипажем быстра ушла из планов НАСА.
Вместо этой простой идеи НАСА сосредоточилась на проекте под названием ARM (Asteroid Redirect Mission – Миссия по Перенаправлению Астероида), который с самого начала был связан с марсианской программой.
Вначале проект ARM оценивался оптимистично всего в 2.5 млрд. долларов, а сейчас, ближе к делу, НАСА решила запросить на начальный этап проектирования робота-буксира и другой техники всего 66,7 миллионов долларов. Но 10 июня палата Представителей обнулила сумму, выделяемую НАСА на эти цели, и потребовала пересмотреть весь этот проект, фактически предписав заменить проект ARM на программы по высадке на Луне: „разработать планы возврата на Луну для тестирования возможностей, которые будут нужны на Марсе, включая обитаемые модули, геолого-разведку, посадочные и взлетные средства “ — стр.61 из официального документа.
Сначала в этом проекте ARM предлагалось следущее: сблизится, захватить (некими надувными конструкциями или мешком) и перенаправить (перетащить) с помощью автоматического буксира (с ионными двигателями) на окололунную орбиту целый маленький астероид диаметром около 10 метров, весом до 500 тонн.
Вот рекламный ролик первого варианта, в котором вопрос захвата астероида раскрыт плохо (или даже вообще не раскрыт):
Потом разработчики проекта несколько снизили амбиции. Они предлагают цель куда скромнее: буксиру нужно выбрать, захватить с помощью механических рук и поднять с астероида булыжник подходящего размера (2-3 метра диаметром). Его и схватить легче и тащить можно быстрее. Заключительная часть проекта не изменилась: булыжник в объятиях автоматического буксира у Луны изучат космонавты, прилетев туда на корабле “Орион” всего на пару недель. Рекламный ролик второго варианта (где использованы кадры из первого ролика):
В нём все гладко и забавно, но на полет буксира к астероиду, потом обратно могут уйти долгие годы (в документе по первому варианту проекта на стр.3 указано время полета туда и обратно для примера с мини-астероидом 2009 BD: 671 + 1092 дня = около 5 лет) и в критические моменты этой части этого проекта многое может пойти не как задумано.
Какова будет полная стоимость всего проекта ARM, уложится ли он в 2.5 миллиарда долларов?
Для сравнения масштаба затрат: частная российская фирма Лин Индастриал предлагает проект постройки базы на Луне ориентировочной ценой в 12 миллиардов долларов (об этом тоже писали здесь) — примерно столько стоила бюджету РФ Олимпиада 2014 в Сочи плюс построенная к ней ж/д ветка Адлер – Красная Поляна с 4-мя вокзалами. И примерно столько же стоил недавно законченный в Швейцарии самый длинный в мире Готардский базовый тоннель длиной около 57 км.
Сомнения о проекте ARM росли давно, в 2016 писали статьи на тему забудьте о проекте ARM, о необходимом повороте к Луне, даже без НАСА, даже с грустными названиями Миссия НАСА к астероиду ещё не умерла — пока (с объяснениями почему робот-буксир не полетит к астероиду раньше 2023), но добила его язвительная критика от самого именитого специалиста по астероидам в США.
Ричард Бинзел (Richard Binzel) написал и издал свою первую научную статью по астероидам в 15 лет! В 2014 году он прямолинейно обозвал проект ARM словами: „одноразовый цирковой трюк, отвлекающий нас от цели” — ведь вместо длительного пилотируемого полета к удаленному астероиду (что является тренировкой длительного полета к Марсу) проект ARM опирается на длительный полет автоматического буксира за астероидом, а пилотируемый полет получается коротким и ничего толком не тренирующим. В своем ироничном докладе с намеренно несерьезными картинками Ричард обвинил авторов проекта в создании красивых слайдов и анимаций (с трехпалым краном, как в известном всем игровом автомате, где нужно доставать игрушки из стеклянного куба), строительстве песчанных замков, вместо наработки работающих технических решений и реального движения даже к такой странной цели:
Насчет цели проекта Ричард Бинзел также намекнул, что вообще-то маленькие астероиды нужных размеров регулярно пролетают в околоземном пространстве, между Землей и Луной, раз в неделю, а один из них (даже больше по размерам) в 2013 году прилетел почти в город Челябинск – стоит ли изучать за такие огромные деньги то, что само падает на наши головы?
После выступления такого специалиста, повторенного в научных и популярных журналах на проект обрушились и другие критики. А что они предлагают взамен? Ричард Бинзел взамен ARM предложил просто слетать к большому астероиду на “Орионе” (долгий перелет будет тренировкой полета к Марсу).
Операции автоматического буксира и пилотируемого “Ориона” вблизи и на поверхности нормального астероида действительно могут помочь в будущих высадках на спутниках Марса (Фобос и Деймос). Особенно если такие посадки нужны и четко запланированы до или в ходе пилотируемой миссии на Марс (что сам Ричард Бинзель настоятельно советует добавить в план полета к Марсу). Но с точки зрения отработки посадки на сам Марс активность вокруг астероида (и тем более вокруг доставки булыжника с него) просто бесполезна – это технологический тупик. Слишком уж большая разница между поверхностью Марса и поверхностью астероида, огромная разница между посадкой и взлетом с Марса и аналогичными операциями у астероида.
Вернемся к Луне?
Тут снова всплывает Луна, как единственный логичный полигон отработки техники для Марса, полигон опасный, суровый, но известный ещё с миссий “Аполлон” и всего в 3-4 днях полета от Земли. Пока НАСА скромно предлагала лишь парковать автоматические буксиры с запасами и части пилотируемого комплекса на дальней ретроградной орбите Луны (DRO – Distant Retrograde Orbit или LDRO) перед отлетом к Марсу. Эта орбита вокруг Луны упоминается в программах НАСА о полете к Марсу с 2014 года. Якобы она очень удобна для группирования и переоборудования (staging/refurbishment) блоков в ожидании броска к Марсу, как это указано в двух набросках марсианской программы НАСА 2015: 1 и 2.
Про базу на Луне раньше в НАСА и заикаться боялись, памятуя наказ Обамы “Мы там уже были!”. В апреле 2015 в официальном докладе НАСА, на схеме с ретроградной орбитой вокруг Луны, на самой Луне написали загадочные письмена “ROBOTIC LUNAR SURFACE” (Роботизированная Лунная Поверхность) – наверное, только посвященные в курсе что же это такое, и нарисовали что-то, робко названное “Resource Prospector” (Лунный геологоразведчик):
Да, ведь на Луне и добыть можно кое-что для снабжения миссии на Марс: минимум воду и кислород из грунта, т.е. воздух и топливо+окислитель. И потом уже забросить это с грунта Луны на ретроградную орбиту вокруг Луны для старта к Марсу. Но увы, для этого нужно немало вложить задолго до полета на Марс, так как без постройки какой-никакой базы на Луне тут не обойтись. Опять всплывает кардинальный вопрос: что нужно раньше – база на Луне или полет на Марс?
Невольно возникает и другой довод за постройку лунной базы — довод, который стыдятся озвучить открыто: это возможное сокращение бюджета НАСА в середине выполнения программы. Вот опять приходит новый президент/новое большинство в парламенте/новый кризис и сокращается бюджет НАСА. Что будет тогда с пилотируемой программой?
1) Если это дорогостоящий пилотируемый полет на Марс без лунной компоненты, то скорее всего его зарубят целиком или на первой стадии: будет только облет Марса и может высадка на одном из спутников Марса пары человек. И всё на этом: наработанные технические решения (от корабля “Орион” и до сверхтяжелого носителя SLS) пойдут в музеи, как это было после программы “Аполлон”. Останутся только рекорды, куча красивых кадров, кое-какие научные данные и воткнутый рядом с Марсом флаг.
2) А если это тоже дорогостоящий и более долгий пилотируемый полет на Марс с предварительной отработкой посадки/взлета и постройкой базы на Луне, добычей там топлива, других ресурсов, то скорее всего зарубят опять же самое дорогое и ещё не выполненное: полет на Марс, но хотя бы у НАСА (и всего человечества) останется рабочая база на Луне (которую можно и законсервировать лет на 10 – это не МКС на орбите, её снабжать не надо, она никуда не упадет), отработанные новые технологии посадки/взлета и переработки ресурсов Луны на месте. И будет уже невероятно глупо потерять эти наработки также бездумно, как это было в 70-ые, после лунной программы “Аполлон”, как это было с так и неполетевшей советской лунной ракетой Н1 и с толком неопробованным пилотами “Бураном» вместе с ракетой «Энергия».
А что у нас?
Чем это всё грозит Роскосмосу, который тоже непрерывно мечется в сомнениях по поводу дальнейших целей пилотируемой программы. Диапазон этих метаний широк: на Луну или на Марс? Марс при серьезном обсуждении можно отбросить, как чисто идеологические заявления (например, вот эти: 1 2) порой доходящие до совсем несерьезного уровня: российские макаки в качестве пионеров полета к Марсу (что вызывает протесты у людей, воспринимающих этот глупый PR всерьез).
Если Роскосмос собрался на Луну, то на чем: на старых «Союзах» или на мифических «Клиперах» или на чем-то новом, неведомом и дорогом, типа корабля «Федерация»? На каких ракетах и сколько их запусков нужно (в некоторых планах требуется до 4 запусков «Ангары А5» для одного полета на Луну)? Просто облет вокруг Луны или только посадка с предварительной разведкой? Чисто для науки или ради постройки базы? Построить просто небольшую базу в самом ценном месте Луны или где-то ещё ради добычи Гелия-3 для будущей термоядерной энергетики (которую ещё никто не смог создать)?
Продлевать ли при этом программу на МКС или нет? Может забрать от МКС российские модули (специально доработанные) и утащить их в новую отдельную российскую станцию? Или строить свою орбитальную станцию с нуля? Или не совсем свою, а совместную с Китаем и с Индией? Или построить новую МКС после 2024 совместно с США?
Новые американские планы (если они наконец обретут четкость) ведут к сужению выбора для Роскосмоса: ведь если американцы собираются строить базу на Луне, то скорее всего они займут там самое ценное по ресурсам (освещенности и залежам воды в почве) место – гора/вал кратера Малаперт на южном полюсе Луны. Это уже не гонка за престиж и на рекорд как в 60-ые. Кто первый базу на Луне построит не так важно, важно, что навсегда там лучшее место займет! Тут же возникнут (и возникают уже!) вопросы о регистрации собственности на эту освоенную территорию и на ресурсы, добытые на ней. Этот вопрос уже поднимался в РФ на уровне Роскосмоса и РАН.
Повторение истории с «Союзом» и с новой МКС для Луны?
Тот, кто первым построит действующую базу, будет обладать огромным опытом именно в освоении космических тел. Если американцы на Луне научаться строить, добывать, перерабатывать ресурсы и развиваться без риска и провалов, то и делится этим умением с кем-либо чужим у них особого резона не будет.
Но если и не втягиваться в новую лунную гонку по постройке первой внеземной базы на грунте, у Роскосмоса есть свой неожиданный, но в чем-то уже отработанный вариант стать своим за счет подработки извозчиком\строителем для НАСА или международного проекта. Пока НАСА мучается, выбирая путь на Марс, склеивая существущие и перспективные технологии каждый раз по новому при изменении планов, стараясь сэкономить деньги, но разрушая при этом уже наработанное, надеясь сразу получить оптимальный комплекс по доставке пилотируемых и грузовых кораблей и на Луну, и на Марс (и ещё может на астероид) с вывозом людей обратно, Роскосмос может взять тот же старый надежный «Союз». Подумав, учтя опыт СССР (серия «Союз 7К-Л1») доделать «Союз» до лунного варианта с измененным разгонным блоком “Фрегат”, предложить НАСА как безотказный транспорт/спасательную шлюпку, используя для старта с Земли ракету “Ангара А5” (для которой сейчас пока нет применения) с разгонным блоком КВТК – вариант, предложенный фирмой Лин Индастриал. Нечто похожее уже было сделано в старой советской беспилотной программе “Зонд” (с помощью ракеты “Протон”) и даже предлагалось за рубежом под именем Lunar Express ещё в 2004 году:
Только место в таком новом лунном «Союзе» будет стоить для НАСА уже не 70 миллионов долларов, а гораздо больше. Лучше быть на Луне хотя бы в роли извозчика, чем не быть вообще и ни в чем не участвовать. Опыт такой подработки извозом на МКС у Роскосмоса уже есть, да и для НАСА старый партнер будет иметь больше доверия.
Слухи и отдельные заявления (с опровержениями) о взаимных контактах НАСА и Роскосмоса по теме Луны и станции на орбите Луны идут с начала 2015 года (ссылаются на слова Чарльза Болдена).
Наконец, в конце июня в нашей прессе появились сообщения о договоренностях новой международной рабочей группы МКС (IECST) о лунной орбитальной станции. Якобы вопрос о дальнейшем развитии орбитальных станций вне орбиты Земли шел ещё с 2011 года в рамках экспертной рабочей группы по программе МКС (IEWG — ISS Experts Working Group). Понятно, что опыт в орбитальных станциях у России (со времен СССР) большой, а у других стран есть желание его использовать, сократив себе расходы и время.
Кроме того, в России есть хоть немного проработанный ещё с 2010 года проект буксира на ядерном двигателе, что тоже огромный плюс для экономии горючего.
В целом можно сказать, что и у НАСА и Роскосмоса одинаковая проблема: обилие нечетких планов при общей нерешительности в выборе цели.