Надважка ракета Space Launch System — це те, що дозволяє космічному кораблю Orion не тільки вийти у космос, але й долетіти до Місяця. Історія їх створення була непростою, а конструкція заслуговує на те, щоб докладно про неї розповісти.
Мрія про повернення на Місяць
Невдовзі четверо астронавтів можуть вирушити в подорож навколо Місяця в межах місії Artemis II. Якщо це дійсно станеться, то це буде великий успіх не тільки для США, але й для всього людства. Але в найбільшій мірі це буде успіх інженерів NASA, які створили надважку ракету Space Launch System та космічний корабель Orion, а також їхні європейські колеги, які розробили сервісний модуль для останнього.
Усі ці апарати — справжні витвори інженерної думки. Проте їхній шлях до польоту в космос був вкрай важким і довгим. Почалося все ще у 2003 році, коли катастрофа шаттла Columbia змусила США переглянути те, як само і за допомогою яких засобів вони планують в майбутньому освоювати космос. Саме тоді основним напрямком було названо повернення на Місяць. Проте гігантської ракети Saturn-V, за допомогою якої у 1960–70 туди відправляли космічні кораблі Orion у них вже не було і відновити їхнє виробництво виявилося неможливим.
Відповіддю на це стала програма Constellation, прийнята у 2004 році. Вона передбачала створення двох ракет: Ares I та Ares V. Перша з них була більшою і двоступеневою. При висоті 94 м вона мала виводити на орбіту 25,4 т корисного навантаження. Нив мав бути пілотований космічний корабель Orion разом із посадковим модулем Altair.
Ares V мала бути меншою, теж двоступеневою і мала виводити на орбіту розгінний блок для Orion. У космосі обидві частини мали з’єднуватися і летіти до Місяця. Зовні все мало цілком реалістичний вигляд, однак вже у 2010 році було визнано, що програма провалилася через недофінансування і з усього вищезазначеного на якійсь стадії готовності перебуває тільки корабель Orion.
Constellation скасували, однак від планів повернутися на Місяць не відмовилися. У 2011 році була прийнята нова програма Artemis, в якій від Constellation лишився тільки космічний корабель Orion. Тільки тепер замість двох великих ракет відправляти його в бік Місяця мала одна гігантська. Вона то й отримала назву Space Launch System, або ж SLS.
Конструкція SLS
Space Launch System — це триступенева ракета, яка може існувати у кількох варіантах, залежно від того, які задачі перед нею ставляться. Для перших трьох місій, які проводяться за програмою Artemis використовується менший варіант, який має назву Block 1. Його висота складає 98 м, а маса у заправленому стані 2610 тонн.
«Нульовим» ступенем у SLS є пара твердопаливних розгінників. Вони є модифікацією аналогічних прискорювачів, які використовувалися для програми Space Shuttle. Тільки якщо у випадку космічного човника використовувалися чотири послідовно з’єднані сегменти, кожен діаметром 3,71 м, то у випадку із місячною ракетою їх п’ять, тож кожен прискорювач насправді понад 50 м завдовжки.
Як паливо використовується суміш перхлорату амонію, алюмінію та окису заліза, розміщених всередині пластику. Сегменти з цим матеріалом послідовно вигорають, забезпечуючи відрив SLS від Землі та її первинний розгін.
Після того як вони відпрацювали й відокремилися, починає працювати основний ступінь. Він являє собою велетенський металевий бак діаметром 8,4 та висотою 65 м. Для порівняння, це — два дев’ятиповерхових житлових будинки, поставлених один на один. Всередині знаходяться баки з рідким воднем та рідким киснем, кріогенна установка для їхнього обслуговування, а знизу — чотири двигуни RS-25. Які теж використовувалися на «шаттлі».
Верхній ступінь ракети має назву The Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS). По суті він являє собою модифіковану верхню частину ракети Delta III.
Висотою він 8,8 м і діаметром 4 м. Всередині знаходяться баки з рідким воднем та рідким киснем. Двигун тільки один. У місії Artemis I це був RL10B-2. У другій місії його замінили на потужніший RL10С-2. Двигун призначений для запуску у верхніх шарах атмосфери.
Згори на всьому цьому розташовується космічний корабель Orion. Він складається з двох частин: командного модуля, створеного Lockheed Martin та сервісного модуля, створеного у Європі Airbus Defence and Space.
Командний модуль являє собою усічений конус діаметром 5,03 м і висотою 3,3 м. Всередині розміщується екіпаж з чотирьох астронавтів, органи керування та наукове обладнання. Знизу до нього чіпляється сервісний модуль у вигляді циліндра діаметром 4 м і висотою 4 м. Основне його призначення — забезпечувати рух корабля у просторі й живити його системи електрикою. Для цього він оснащений двигуном, власними баками з пальним і розкладними сонячними батареями. Усе це є адаптацією систем, які використовувалися на європейському вантажному кораблі ATV.
Довга дорога в космос
Як неважко помітити, більшість компонентів SLS не є чимось новим, а являють собою вже використані версії. Робилося це для того, аби зробити її створення дешевшим і швидшим.
Проте, все одно, зробити все вчасно не вдалося. Початися програма Artemis мала з безпілотного обльоту Місяця. Спочатку планувалося, що це станеться ще у 2017 році. Але, у міру того, як час йшов, ставало все очевидніше, що скласти й випробувати цю найскладнішу у світі головоломку швидко, просто не встигнуть.
Чимало компонентів навіть виготовити вчасно не змогли. Тому терміни місії Artemis I весь час зсувалися. Спочатку на 2019 рік, потім на 2020 рік. А разом з тим доводилося міняти й решту планів.
Вперше SLS та Orion, призначені для місії Artemis I вивезли на стартовий майданчик тільки в березні 2022 року. Але й це був ще не кінець того жаху, що супроводжував її перший запуск. Ракету кілька разів заправляли, проводили імітацію запуску, знаходили технічні проблеми та знову завозили до збирального цеху. Так тривало до листопада, коли її таки вдалося запустити.
В цілому місія Artemis I в частині що стосувалася власне польоту на Місяць пройшла успішно. Були проблеми із тими апаратами, які запускалися разом з Orion як додаткове корисне навантаження, але це планам освоєння Місяця ніяк не заважало.
Значно більше уваги дісталося кораблю Orion, у якого при поверненні на Землю виявили проблеми із тепловим щитом, який має захищати його від тертя атмосфери. Проблема не була невирішуваною, але потребувала уваги.
Але тут виявилося, що поки першу SLS готували до запуску, схеми за якими виготовляли її компоненти порушилися і багато чого треба придумувати заново. Тож, запустити другу місію настільки швидко, наскільки це можливо, не вийде.
В якийсь момент розтягування термінів реалізації Artemis II призвело до побоювань, що запустити її не вийде. Апофеоз критики прийшовся на лютий 2025 року, коли до неї приєднався сам Ілон Маск. Він заявив, що SLS треба визнати нежиттєздатною концепцією і замість Місяця летіти на Марс.
Деякий час все здавалося так, ніби ця думка стане головною. Але далі Starship, на який і покладалися надії польоту на четверту від Сонця планету, зазнав кілька аварій, а технічний персонал проєкту Artemis таки зміг вирішити проблему і завершити збирання ракети.
І ось тепер її доправили на стартовий майданчик. Це вже означає, що принаймні від цього запуску не відмовляться через технічні проблеми. Інше питання — зараз може розпочатися та процедура, яка у 2022 році забрала у всіх причетних пів року роботи та купу нервів. Перед запуском інженери мають переконатися, що все працює як треба і для цього ракету заправлять і проведуть усі процедури, які відбуватимуться під час старту. Крім самого запалювання двигунів.
Цілком можливо, що усе запрацює як треба з першого разу. Однак більш імовірно, що ні. І тоді, завозити ракету назад, переносити старт. Зрештою, ніхто й не обіцяв, що це буде просто. Але ракета полетить тільки тоді, коли всі будуть впевнені, що техніка працює як треба і люди на борту перебувають в безпеці.
