«Остання частина головоломки» чи новий етап довгого шляху? Три бачення приземлення NASA

Американське аерокосмічне агентство NASA поділило майже мільярд доларів серед трьох вибраних пропозицій на розробку комерційного космічного приземлення нового покоління, яке зможе транспортувати космонавтів до Місяця. Протягом наступних 10 місяців конкурентоспроможні концепції команд Blue Origin, SpaceX та Dynetics пройдуть поглиблений технічний та організаційний огляд та доопрацювання до рівня зрілості впровадження. Серед них буде пропозиція системи, яка отримає від НАСА завдання повторити в 2024 році подвиг місячних землевласників програми «Аполлон» майже півстоліття тому.

Багато бажаючих підтримати місячні експедиції НАСА

В результатах огляду пропозицій, оголошеного наприкінці квітня, NASA виявила добірку трьох промислових команд, за допомогою яких вона розробить та підготує до впровадження свої концепції побудови пілотованої системи для посадки місячних людей, яка підтримуватиме програму Artemis (Артеміда). Серед них — з найбільшою сумою укладеного контракту (579 млн. Дол. США) — була Національна індустріальна команда, широкий промисловий консорціум під керівництвом Blue Origin, що асоціюється, серед інших Локхін Мартін, Нортроп Грумман і Дрейпер. Другим із відібраних учасників торгів виявилась команда компаній на чолі з Dynetics (контракт на суму 253 мільйони доларів США), а третій і також останній — Elona Muska, SpaceX (Space Exploration Technologies Corp.) з виконавчим контрактом на суму 135 мільйонів доларів США. Загалом на фінансування всього поточного етапу контракту було виділено 967 мільйонів доларів США.

Тендер проводився на основі договірної формули NASA NextSTEP (Next Space Technologies for Exploration Partnerships), яка застосовується з 2014 року, передбачаючи створення державно-приватних партнерств для урядового дослідження космосу. Нинішня друга фаза (NextSTEP-2) реалізується з 2016 року, і вже охоплює фактичну промислову та інженерну частину роботи з обладнання місячної програми «Артеміда». Це стосується, серед інших розроблення пілотованих космічних апаратів, технології та проектування модулів навколо станції шлюз Moon, а також постачання транспортних систем (ракета-ракета і вантажне судно).

Однак саме замовлення на землю HLS було на початку 2019 року. Рекрутинг тривав до жовтня, після чого негайно розпочалася оцінка зібраних пропозицій. Однак це пройшло понад півроку до того, як в кінці квітня 2020 року були оголошені офіційні результати процедури та відбір підрядників. Дуг Ловерро, адміністратор розвідки NASA, заявив, що контракт доопрацьовує плани NASA щодо прогресу програми "Артеміда" під час підбиття підсумків процедури торгів на землю. "Це останній фрагмент головоломки — у нас вже є все необхідне", — сказав він.

Основні 10 місяців підготовки до належного будівництва

Тема трьох паралельних наказів НАСА — вдосконалити змістовні та технологічні проекти приземлення HLS та підготувати базу для побудови системи, яка зможе транспортувати американські екіпажі космонавтів до Срібного глобуса. Перший корабель такого типу — здійснити згаданий подвиг у 2024 році. За задумом він буде створений на основі однієї з нововиявлених комерційних ідей. Його розвиток має відбуватися на основі державно-приватного партнерства з провідною роллю американського космічного агентства. Можливо також, що конкуруючі конструкції матимуть успіх у наступних тестових завданнях — якщо вони виявляться здійсненними. Конкретні рішення щодо цього очікуються наприкінці 10-місячного періоду виконання цього замовлення.

Окрім трьох згаданих вище переможців, ще два учасники тендеру увійшли до поточної початкової фази: група Boeing та космічна компанія Vivace Corp. базується в Техасі. Обидва відмовилися від процедури на більш ранній стадії суттєвої оцінки пропозицій.

У ході її виконання всім ідеям було присвоєно звання, що відповідає критеріям, викладеним у тендерній документації. І так, крім цінового критерію, опис предмета замовлення також визначав обсяг очікуваних технічних значень (враховуючи інженерний рівень проекту, його етап завершення, графік, масштаб ризику, сертифікати, що утримуються, послуга запуску космічних місій, розробка ранніх технологічних демонстраторів тощо) та значення "координація" (якість організації та управління, рівень контролю графіку, процедури мінімізації ризиків, маркетинговий підхід, попередні операційні результати, регулювання відносин субпідрядності тощо). На основі них NASA підготувало своєрідне ранжирування та огляд поданих проектів, включених до опису Заяви про відбір джерел — було надано орієнтовні оцінки для всіх вибраних пропозицій.

Потенційний огляд

Кандидатура консорціуму Dynetics, яка була кваліфікована як "дуже хороша", була, швидше за все, на цьому тлі (Дуже добре) у кожній із двох зважених категорій. Компанія Dynetics з штату Алабама хоче побудувати (за підтримки багатьох великих партнерів — таких компаній, як: Maxar Technologies, United Launch Alliance, Thales Alenia Space або корпорація Sierra Nevada) інтегровану посадкову систему Dynetics Human Landing System, яка зможе зняти, серед інших з використанням ракети Vulcan, виготовленої консорціумом ULA. Весь десант DHLS повинен мати можливість одночасно приземлятися та повертатися з поверхні природного наземного супутника, будучи по суті 1,5-модульною структурою (непотрібні паливні баки, необхідні для посадки, будуть викинуті під час фінальної фази цього маневру).

Команда проекту Dynetics отримала сприятливі відгуки від NASA — насамперед щодо підтримання умов максимально доброзичливого робочого середовища екіпажу. Ергономічне, безпечне та більш ефективне розташування систем відсіку для екіпажу — мінімізуючи ризик отримання травм та навантаження на команду під час місії. Інноваційний та компактний дизайн посадкового пристрою також вважався сильним моментом — використовуючи лише дві основні секції (інтегрований модуль екіпажу та паливний сегмент в єдиній структурі з одним приводом, який підтримує і посадку, і зліт) замість класичної трьох. Це рішення вважалося мінімізувати кількість складних компонентів, спростити роботу системи та впровадити нову технічну якість.

Однак було також вказано на слабкі сторони — перш за все, з точки зору високо підвищеного, що вимагає безпрецедентного темпу дії, графіку роботи, що очікує на розробки. За даними NASA, при нинішній "відносно низькій технологічній готовності" рішення Dynetics слід враховувати високий ризик затримок. У той же час було підкреслено, що запропонований технологічний проект відповідає або навіть значно перевищує всі граничні умови, встановлені НАСА, і як такий є надійною інженерною концепцією з хорошими перспективами на успіх.

Трохи нижчим за Dynetics був консорціум National Team / Blue Origin, який отримав дуже гарну оцінку щодо організаційного рівня, але не вразив щодо технічної підготовки, яка була класифікована як "прийнятна". прийнятний). На думку коментаторів, група компаній обрала перевірені рішення — нагадуючи ті, що колись пропонувались у програмах "Аполлон" та "Сузір'я".

Команда, представлена ​​Blue Origin, має намір побудувати триступеневу структуру інтегрованого транспортного засобу (ILV). Корабель ILV складався б з окремих модулів посадки та сходження та додаткового модуля передачі для транспортування приземлення з орбіти високого місяця (на якому він буде розміщений разом з кораблем Orion, ймовірно, ракетою SLS або ракетою New Glenn) до низької стелі над Срібним глобусом, яка приземлиться. У свою чергу, починаючи з Місяця, підйомний модуль буде відправлений назад на корабель Orion. Окрім модуля посадки (як правило, залишається на Місяці), інші два сегменти зберігатимуться у конфігурації для багаторазового використання.

Blue Origin відповідатиме за створення модуля підтримки посадки — система використовуватиме двигун BE-7, який компанія розробляє вже кілька років. У цьому ж проекті Локхід Мартін (має досвід виробництва пілотованого корабля "Оріон") побудує сегмент перезавантаження, який підніме відсік екіпажу з Місяця. Northrop Grumman, в свою чергу, буде відповідати за побудову модуля передачі — використовуючи знання, отримані від виробництва капсул Cygnus, які постачають Міжнародну космічну станцію протягом багатьох років.

В якості основної технічної слабкості рішення Національної команди комісія NASA вказала на низький рівень просування запропонованих рішень для приведення в рух наземних машин та їх непідтверджену експлуатацію. "Ця система складається з багатьох компонентів з відносно низьким рівнем технологічної готовності (TRL), які буде важко виготовити, інтегрувати та випробувати. Ця запропонована архітектура системи приводу та енергопостачання вводить відчутний ризик у програму", — йдеться у стенді комітету з оцінки, підписаному з назвою Стівен Юрчик, заступник голови НАСА. Пропозиція Blue Origin, серед інших, отримала високу оцінку для піклування про "людський фактор" — включаючи зменшення експлуатаційного навантаження екіпажу та орієнтацію на аспект безпеки польоту. Присутність багатьох досвідчених представників американського космічного сектору, які мали значні досягнення за попередні десятиліття розвитку програм НАСА та США, також оцінили у складі консорціуму.

Найменш переконливим у цьому рейтингу виявився SpaceX, який отримав дві «Прийнятні» ноти за свою пропозицію. У заявці на місячний десант НАСА Елона Муска запропонувала індивідуальну версію вже розробленого «Зоряного корабля», який буде носити ракета Super Heavy. Starship буде живитись від власних двигунів Raptor, розроблених тривалий час. Екіпаж транспортного засобу буде оснащений просторою кабіною та двома шлюзами, що дозволять прогулятись у космос та місяць (Extravehicular Activity (EVA)). Плани включають дозаправлення Starship на орбіті навколо Землі — використання аналогічного транспортного засобу, як орбітальний «танкер».

У галузі технічної оцінки НАСА висловила стурбованість надійністю та шансами на своєчасне завершення "складної системи приводу в рух" та її компонентів, які все ще розробляються, все ще на низькому рівні технологічної готовності. Критична увага також приділялася складним експлуатаційним характеристикам, зокрема множенню складних маневрів та процедур переналаштування під час космічного польоту. У той же час серед технічних позицій було включено високий коефіцієнт інновацій та очікуване повторне використання компонентів місії. Крім того, в якості активу було виділено існуючі виробничі та технологічні засоби компанії та параметр економічного ефекту пропонованих рішень.

У координаційному вимірі SpaceX нагадали про історію затримок у виконанні діючих замовлень для НАСА та ВВС США, тобто, головним чином, при підготовці пілотованих кораблів Dragon-2 та їх місії до Міжнародної космічної станції — як частини програми комерційного екіпажу (CCP) — та пізнього. завершення робіт по системі підтримки Falcon Heavy. Однак це було порівняно з позитивом щодо довгострокового надійного виконання місій вантажних перевезень на МКС (Комерційна служба постачання) та продемонстрував належну ретельність щодо підходу, стикування та організації цих операцій.

Віддалений місячний обрій

Розпочата реалізація замовлення — це лише "старт" цілої конкуренції, яка поступово досягне більш високих темпів у міру наближення наступного етапу впровадження. У лютому 2021 року NASA вирішить, які компанії отримають контракти на перші демонстраційні місії. У довгостроковій перспективі агентство також обиратиме, хто з них отримає фінансування на будівництво повних версій землевласників та зробить необхідні тести. Після успішних демонстраційних місій NASA хоче підписати договори з відібраними компаніями на здійснення належних посадок за програмою Artemis, включаючи першу місію на Місяць у 2024 році.

Ключові рішення НАСА (які, крім того, очікувались з цього приводу), ще попереду, щоб визначити порядок обслуговування запланованих перших посадків пілотів програми "Артеміда" у 2024 та 2025 роках. Голова американського агентства Джим Бріденстін та керівник польотів екіпажу NASA вищезгаданий Дуг Ловерро підтвердив, що такі положення зможуть бути зроблені через 10 місяців.

Так чи інакше, посадка «першої жінки та наступного чоловіка» на Місяць у передбачуваному 2024 році стане проблемою з точки зору дотримання такого напруженого графіка. Як зазначається у своєму звіті з тендерного комітету NASA, значна частина замовлених компонентів кожного із розроблених лісонавантажувачів є низьким рівнем технологічної готовності. Більше того, багато з них — це інноваційні рішення з високим ступенем інженерної складності, вдосконалення яких може спричинити за собою непередбачені часові зрушення та технічні перешкоди.

зображення
Зображення: NASA [nasa.gov]

 

Оптимізм у цій ситуації також не наповнений досвідом попередніх маршрутів замовлення NASA — також у рамках самої програми Artemis. Тут варто згадати затримки та додаткові витрати в програмі розробки ракет «Система космічного запуску» або вже згаданій проблематичній підготовці капсул екіпажу для Міжнародної космічної станції.

Нинішня економічна криза, перед якою опинилося все міжнародне співтовариство внаслідок пандемії коронавірусу SARS-CoV-2, завершує багато хвилювань. Найближчим часом це вплине на гнучкість та рівень бюджетів розвитку уряду та окремих компаній. НАСА сама сподівається дивитися на Конгрес, розраховуючи на сприятливе ставлення американських депутатів при виділенні коштів для стимулювання економіки. Поки що питання розподілу бюджету космічного агентства викликало багато спорів у США без нього.

Безумовно важливим для загального успіху подальшої програмної діяльності НАСА будуть майбутні перші місії програми "Артеміда", заплановані на середину 2021 року, безпілотна експедиція навколо місяця ракети СЛС та корабля "Оріон" та потенційно схожа експедиція екіпажу "Артеміда 2" (дата, яка зараз очікується до кінця) 2022 р.). Однак поворотним моментом у розробці програми стане третя місія Артеміди — нарешті торкнутися поверхні Місяця. Окрім нової ракети та екіпажу корабля "Оріон", він також буде включати місячний десант. Саме ця експедиція забезпечить довгоочікуване повернення американців на Срібний глобус у 2024 році. Наскільки цей термін досяжний, він виявиться незабаром.

Facebook Comments