SpaceX против НАСА: кто первым достигнет Луны?

Никто не посещал Луну с 1972 года. Но с появлением коммерческих космических полетов желание вернуться возрождается и порождает новую космическую гонку. НАСА выбрало частную компанию SpaceX для участия в коммерческих космических полетах, но она также занимается своей собственной программой исследования космоса.

Чтобы обеспечить полеты на Луну и за ее пределы, НАСА и SpaceX разрабатывают новые ракеты большой грузоподъемности: Starship от SpaceX и Space Launch System НАСА.

Чем же они отличаются и какая из них мощнее?

Starship

Ракеты проходят несколько этапов, чтобы попасть на орбиту. Отбрасывая отработанные топливные баки во время полета, ракета становится легче и, следовательно, ее легче разгоняться. После запуска система запуска SpaceX будет состоять из двух ступеней: ракеты-носителя BFR (Big Falcon Rocket) и Starship.

BFR приводится в движение ракетным двигателем Raptor, сжигающим смесь жидкого метана и жидкого кислорода. Основной принцип жидкостного ракетного двигателя состоит в том, что два ракетных топлива – топливо (керосин) и окислитель (жидкий кислород) - объединяются в камере сгорания и воспламеняются. Пламя производит горячий газ под высоким давлением, который с высокой скоростью выбрасывается через сопла двигателя для создания тяги.

Ракета будет обеспечивать тягу в 15 миллионов фунтов на старте, что примерно вдвое больше, чем у ракет эпохи Аполлона. На вершине BFR находится Starship, сам оснащенный еще шестью двигателями Raptor и оснащенный большим операционным отсеком для размещения спутников, отсеками для экипажа до 100 человек и даже дополнительными топливными баками для дозаправки в космосе, что имеет решающее значение для длительных межпланетных полетов человека в космос.

Starship предназначен для работы как в вакууме космоса, так и в атмосферах Земли и Марса, используя небольшие подвижные крылья для планирования в желаемую зону посадки.

Оказавшись над зоной приземления, Starship переворачивается в вертикальное положение и использует бортовые двигатели Raptor для снижения и посадки. У него будет достаточная тяга, чтобы оторваться от поверхности Марса или Луны, преодолеть их более слабую гравитацию и вернуться на Землю, где снова совершит мягкую посадку. И Starship, и BFR могут быть полностью повторно использованы, и вся система предназначена для доставки более 100 тонн полезного груза на поверхность Луны или Марса.

Космический корабль стремительно набирает обороты. Недавний испытательный полет прототипа Starship, SN8, успешно продемонстрировал ряд маневров, необходимых для выполнения этой работы. К сожалению, в одном из двигателей Raptor произошел сбой, и SN8 разбился при посадке. В начале следующей недели ожидается еще один испытательный полет.

Space Launch System

Space Launch System (SLS) НАСА получит корону от снятого с производства Saturn V как самой мощной ракеты, использовавшейся агентством. Нынешнее воплощение (блок SLS 1) в высоту почти 100 метров.

Основная ступень SLS, содержащая более 3,3 миллионов литров жидкого водорода и жидкого кислорода (эквивалент полутора олимпийских бассейнов), приводится в движение четырьмя двигателями RS-25, три из которых использовались на предыдущих Space Shuttle. Их главное отличие от Raptors в том, что они сжигают жидкий водород вместо метана.

Основная ступень ракеты дополнена двумя твердотопливными ракетными ускорителями, прикрепленными к бокам, что обеспечивает общую комбинированную тягу в 8,2 миллиона фунтов при запуске - примерно на 5% больше, чем у Saturn V при запуске. Это выведет космический корабль на низкую околоземную орбиту. Разгонный блок предназначен для вывода прикрепленного к нему полезного груза - капсулы с астронавтами - с орбиты Земли и представляет собой меньшую ступень на жидком топливе, приводимую в действие одним двигателем RL-10 (уже используемым на ракетах ATLAS и DELTA), который меньше и легче, чем РС-25.

Space Launch System отправит на Луну капсулу экипажа Orion, в которой шесть членов экипажа могут пребывать в течение 21 дня, в рамках миссии Artemis-1 - задача, которую современные ракеты НАСА не могут выполнять.

В ней должны быть большие акриловые окна, чтобы космонавты могли наблюдать за путешествием. Также будет собственный двигатель и система подачи топлива, вспомогательные двигательные установки для возвращения на Землю. Будущие космические станции, такие как Lunar Gateway, будут служить логистическим центром, который может включать дозаправку.

Основная ступень и ракеты-носители вряд ли будут многоразовыми (вместо приземления они упадут в океан), поэтому SLS дороже как с точки зрения материалов, так и с точки зрения окружающей среды. Она разработана, чтобы развиваться до более крупных ступеней, способных перевозить экипаж или груз весом до 120 тонн, что потенциально больше, чем у Starship.

Многие технологии, используемые в SLS, представляют собой так называемое «устаревшее оборудование», поскольку они адаптированы из предыдущих миссий ради сокращения времени на исследования и разработки. Ранее в этом месяце испытательный запуск основной ступени SLS было остановлено через минуту после восьмиминутного испытания из-за предполагаемого отказа компонента. Никаких серьезных проблем не возникло, и менеджер программы SLS Джон Ханикатт заявил: «Не думаю, что мы ожидаем значительных изменений конструкции».

И победителем становится…

Так какой же космический корабль, скорее всего, доставит экипаж на Луну первым? Artemis 2 планируется как первая пилотируемая миссия с использованием SLS для облета Луны и, как ожидается, будет запущена в августе 2023 года. В тоже время у SpaceX нет конкретной даты запуска ракеты с экипажем, но они запускают #dearmoon - проект, связанный с лунным космическим туризмом, запланированным на 2023 год. Маск также заявил, что марсианская миссия с экипажем может состояться уже в 2024 году, также с использованием Starship.

В конечном счете, это соревнование между агентством, у которого годы испытаний и опыта, но оно ограничено колебаниями бюджета налогоплательщиков и изменениями в административной политике, и компанией, относительно новой для игры, но которая уже запустила 109 ракет Falcon 9 с 98% показателем успеха и имеющей специальный долгосрочный денежный поток.

Тот, кто первым достигнет Луны, откроет новую эру исследования мира, который по-прежнему имеет большую научную ценность.