Недавний успешный первый пилотируемый полет корабля Dragon произошел в момент, когда вице-президент США Майк Пенс (Mike Pence) поставил перед NASA задачу до 2024 обеспечить доставку американских астронавтов на Луну. Для решения этой сверхсложной задачи главе космического агентства, Джиму Бриденстайну (Jim Bridenstine) приходится искать компромисс между тремя составляющими проекта – политической, финансовой и технической.
Сразу после успешного приводнения корабля Dragon, Бриденстайн на пресс-конференции заявил, что эта победа – только начало, а цель – программа Artemis, заключающаяся в доставке людей на Луну.
Он также заявил, что «если все будет сделано правильно, то будет обеспечена так необходимая поддержка обеих партий». Что касается второй части этого высказывания, то тут все ясно, поддержка – это необходимое финансирование. А вот что означает «если все будет сделано правильно»?
Тут есть две стороны этого вопроса. Первая – техническая, т. е. необходима космическая система, способная выполнить задачу. Вторая сторона – политическая, которая означает, что необходимо сделать выбор, который удовлетворит заинтересованных лиц в Конгрессе и, в конечном итоге, обеспечит необходимое финансирование. В приложении к космической технике, это, порой, не согласующиеся друг с другом вещи.
Успешная миссия Crew Dragon, сравнительно легкого, недорогого и многоразового корабля, стала аргументом для специалистов, кто выступает за отказ от более крупных и дорогих систем, на разработке и использовании которых последние 10 лет настаивает Конгресс.
Сторонники использования корабля производства SpaceX задаются вопросом, если есть уже готовый корабль, который после модернизации сможет использоваться для длительных миссий, в том числе для полета к Луне, то зачем ждать готовности кораблей государственных компаний, когда есть уже потенциально готовая система от коммерческой фирмы?
«Мы вообще собираемся на Луну или нет?» - спрашивает Роберт Зубрин (Robert Zubrin), американский аэрокосмический инженер, основавший Mars Society. Для вице-президента Майка Пенса вопрос звучит еще более конкретно – «Мы хотим попасть на Луну до 2024 года или нет? У нас уже есть система, которая сможет это сделать»
Текущий план
За последние полтора года руководитель NASA разработал план, который может снять как политические, так и технические проблемы Лунной программы.
Коммерческие компании, во главе с SpaceX, стали серьезной силой в разработке различных космических систем. Причем эти компании часто работают быстрее и за меньшие деньги, нежели традиционные аэрокосмические фирмы, например, Боинг. Они получили право участвовать в конкурсах на разработку посадочного модуля, который будет доставлять людей и грузы с лунной орбиты на поверхность земного спутника.
Тем не менее, не все в Конгрессе довольным этим положением вещей. Некоторые конгрессмены от демократической партии, в частности, Kendra Horn из Оклахомы и Eddie Bernice Johnson от Техаса считают, что коммерческие компании не должны участвовать в разработке и производстве посадочного модуля. Этим должно заниматься NASA. До сих пор Бриденстайну удавалось противостоять этому подходу.
Но и у него есть свой предел. Влиятельный председатель сенатского комитета по ассигнованиям республиканец от штата Алабама Ричард Шелби (Richard Shelby) заявил, что люди должны отправляться на Луну космическим кораблем Orion на ракете Space Launch System.
Это можно рассматривать как позицию Конгресса, и главе NASA, если он хочет добиться выделения нужных средств, придется с ней считаться.
Согласно первоначальному плану, текущие контракты должны быть распределены между несколькими подрядчиками, как частными, так и государственными. Как заявлял Бриденстайн, это обеспечивает соблюдения хорошего баланса. И пока что это работает с политической стороны. А что насчет технической части? Есть надежда на 2024-й год?
Серый Дракон (Gray Dragon) как альтернатива
Более, чем за месяц до полета Crew Dragon, Zubrin и другой специалист по ракетной технике, Homer Hickam, совместно опубликовали в The Washington Post статью “Отправьте SpaceX Dragon на Луну.”
В своей публикации они указали на некоторые сложности корабля Orion, и особенно о проблеме с большим весом. Сам корабль и вспомогательный модуль весят 26.5 тонн, что много. Из-за этого ракета NASA SLS не может даже вывести Орион на низкую лунную орбиту и вернуться обратно на Землю.
«Мы понимаем, что NASA и их подрядчики проделали огромную и тяжелую работу над Orion/SLS, но надо признать, что коммерческие компании их обогнали» - пишут Zubrin и Hickam. «Драгон не только дешевле Ориона, но и лучше хотя бы потому, что легче»
Сухая масса корабля Crew Dragon составляет порядка 10 тонн. Его внутренний объем на 50% больше, чем у Аполлона, который доставлял людей на Луну. Ракета Falcon Heavy от SpaceX’s способна доставить Crew Dragon и возвращаемую ступень на орбиту Луны. Здесь обитаемая капсула стыкуется со спускаемым модулем, который доставит астронавтов на поверхность спутника Земли, в то время, как Crew Dragon останется на низкой Лунной орбите.
После завершения всех работ на Луне, спускаемый модуль вернет астронавтов на Crew Dragon, и при помощи возвращаемой ступени они вернутся на Землю. При этом для миссии из четырех человек объема Crew Dragon вполне хватит, хотя об избытке места, конечно, говорить не приходится.
Когда астронавта Боба Бенкена (Bob Behnken) спросили о его впечатлении от внутреннего пространства корабля, он ответил, что в Crew Dragon есть место, где можно встать, и даже каждый члена экипажа может иметь небольшое личное пространство. Он также добавил, что экипаж до 4-х человек не будет чувствовать себя как сельди в бочке.
Преимущества этого варианта
В данном случае есть два важных преимущества – цена и скорость выполнения задачи.
NASA сейчас расходует 3.5 миллиарда долларов в год на работы по системе Orion/SLS. При этом не ожидается пилотируемого полета этого корабля ранее 2023 года. За эту сумму НАСА могло бы закупить несколько космических кораблей Crew Dragon и ракеты Falcon Heavy для их запуска.
В своей статье Zubrin и Hickam пишут, что, хотя НАСА предприняло похвальные шаги в направлении сотрудничества со SpaceX и другими чисто коммерческими космическими компаниями, они могут и должны пойти намного дальше.
При этом объемы финансирования несопоставимы. Так, согласно независимой оценке The Planetary Society, NASA уже израсходовало 23.7 миллиарда долларов на разработку корабля Orion, который должен обеспечить полет экипажа до 4-х человек за пределы Земной орбиты длительностью 21 день.
В то же время в рамках программы Commercial Crew NASA инвестировало всего 1,7 миллиарда долларов в Crew Dragon. И это при том, что последний уже реально работает, а Ориона все нет.
Теперь о ракетах-носителях. Инвестиции NASA в программу «Space Launch System» составляют уже 20 млрд. долларов, а первый запуск состоится в лучшем случае через полтора года. После этого ожидается, что ее запуск будет стоить не менее 2 миллиардов долларов.
Теперь сравните это с SpaceX, которая оплатила разработку Falcon Heavy, и ожидается, что запуск на Луну будет стоить НАСА от 150 до 200 миллионов долларов.
Использование ракеты носителя и корабля SpaceX может позволить выполнить к 2024 году поставленную задачу доставить астронавтов на Луну. При этом нет гарантий, что Orion (в упрощенном варианте выполнивший тестовый полет в 2014 году) и SLS смогут пройти все необходимые летные тесты.
Но есть и но
Тем не менее, глава NASA скептически отреагировал на вопрос об использовании Crew Dragon для лунной программы. Он заявил:
«Хочу особо отметить, что Crew Dragon специально разрабатывался для использования на низких околоземных орбитах. Для того, чтобы он смог достичь Луны, придется выполнять огромное количество доработок. Я не хочу сказать, что это невозможно, но если это сделать, результат будет близок к Ориону».
Чтобы разобраться с этим, журналисты ресурса Ars Technica обратились за технической консультацией к бывшему астронавту NASA Гаррету Райсманну (Garrett Reismann), который в 2011 году присоединился к SpaceX в качестве руководителя работ с экипажем. Он покинул свой пост два года назад, но продолжает оставаться консультантом в компании. Он дал пояснения, но подчеркнул, что выражает свое личное мнение, а не официальную позицию SpaceX.
Хотя Crew Dragon действительно предназначался для низких околоземных орбит, разработчики все же смотрели немного дальше. Он упомянул недолго существовавшую программу Red Dragon, корабль, который планировался для доставки грузов к Марсу, пока в SpaceX не решили для этих целей использовать Starship. По его словам, Starship считается более эффективным использованием внутренних ресурсов на исследования и разработки, чем разработка Gray или Red Dragon.
Для выхода за пределы низкой околоземной орбиты потребуются существенные, но вполне выполнимые изменения в космическом корабле, сказал Райсманн. В частности, придется переделать коммуникационную, навигационную систему, которая сейчас использует GPS. Что касается радиационной защиты, то обезопасить экипаж проще, чем имеющееся на борту электронное оборудование.
Другая проблема - Falcon Heavy не рассчитан на запуски пилотируемых аппаратов, что означает, что он не имеет некоторых систем, обязательных для ракет, используемых для запуска астронавтов. Но это сравнительно легко решается. Можно запустить Crew Dragon на одном Falcon 9, а для возвращаемой ступени использовать другой Falcon 9. Затем два аппарата стыкуются на орбите. Эта процедура была отработана еще в рамках проекта Gemini полвека назад.
Учиться на ошибках
Райсманн отметил, что одной из причин, по которой Орион стал таким большим и дорогим, являются постоянно меняющиеся требования к кораблю. На разных этапах разработки Орион сначала рассматривался как средство доставки астронавтов на околоземную станцию, затем он стал предназначаться для полета астронавтов к астероидам, а нынешняя его роль – лунный корабль. И каждый раз приходилось существенно изменять конструкцию.
Одновременно, НАСА также выдвинуло к Ориону некоторые строгие требования, которые не еще не применялись ни к одному из предыдущих космических кораблей. Например, в случае разгерметизации требуется, чтобы экипаж мог оставаться в живых семь дней в своих скафандрах.
Все это усложняет и утяжеляет конструкцию. Как однажды высказался один из бывших старших менеджеров НАСА: «Я удивлен, что нам разрешили поставить окно в Орион».
Перегибы в сторону излишней строгости требований к безопасности характерны для программ, которыми управляет NASA. И Orion, и ракета SLS финансировались по контрактам с оплатой затрат, что означает, что НАСА оплачивает все затраты плюс сборы подрядчикам. Для Орион основным подрядчиком является Lockheed Martin. Хотя инженеры компании наверняка поняли, что семь дней в костюмах - это нелепое требование, возражать не стали. Скорее, это просто означает более длительный контракт и больше комиссионных.
По словам Райсманна, одним из преимуществ коммерческого подхода, использующего контракты с фиксированной ценой, является то, что он дает подрядчикам возможность отказаться от требований такого рода.
«Главный урок, который следует извлечь из успеха коммерческой команды, заключается в том, что эта модель партнерства работает, и работает эффективно. Следует всячески развивать именно ее» - сказал Райсманн.
Политическая составляющая
Чтобы убедить политиков в эффективности и необходимости привлечения коммерческих компаний к работе по проекту Артемида, Бриденстайну потребуется серьезная помощь, например, в лице вице-президента.
Майк Пенс возглавляет Национальный космический совет, а президент Дональд Трамп дал ему широкие полномочия по определению космической политики. Сам Пенс призвал к созданию программы Artemis и установил жесткие сроки – до 2024 года. Так что он думает о Dragon?
В ответ на запрос офис вице-президента представил это заявление исполнительного секретаря Национального космического совета Скотта Пейса:
«Вице-президент полностью поддерживает указание президента о возвращении американцев на Луну к 2024 году и подготовке к будущим полетам человека на Марс. Вице-президент сказал, что администрация добьется этой цели «любыми необходимыми средствами», и выразил уверенность, что НАСА справится с этой задачей».
В то же время политическая конъюнктура все время меняется. Трампа в Белом доме может заменить Джо Байден, или большинство в Сенате перейдет к демократам, что ослабит позиции сенатора Шелби и заставит его смягчить требования к программе Artemis.
Есть и еще один аргумент в пользу пересмотра стратегии реализации лунной программы. Коронавирус нанес существенный ущерб экономике, и для выхода из кризиса требуются больше средства. Для этого придется на чем-то экономить, и для некоторых политиков возможность уменьшения трат на 4 млрд. долларов в год, расходуемых на программу Orion/SLS, может показаться разумной.
Президент Федерации коммерческих космических полетов Эрик Столлмер говорит:
«Следует рассматривать все имеющиеся варианты. В течение последних нескольких лет было хорошее финансирование космических программ. Однако, COVID не позволяет исключать варианты, не требующие больших инвестиций.»
На данный момент наиболее перспективным вариантом может считаться только что успешно приводнившийся в океане корабль, недорогой, да еще и способный выполнить 5 и более полетов.
https://arstechnica.com/science/2020/08/could-a-dragon-space...
P.S. Прошу пардона за очепятки и корявость стиля, перевод не "причесывал".
