Артемида II выдержала огненное испытание: теплозащитный экран «Ориона» уцелел, несмотря на мрачные прогнозы

Миссия «Артемида II» блестяще выдержала испытание огнём при возвращении в атмосферу, несмотря на опасения, что теплозащитный экран корабля «Орион» может не выдержать, — об этом свидетельствует призрачное фото днища корабля, сделанное вскоре после приводнения.

Предварительное расследование NASA, проведённое после приводнения, показывает, что теплозащитный экран «Ориона» потерял минимальное количество обугленного материала, его керамическая плитка не треснула, а отражающая термолента всё ещё присутствовала во многих местах — что гарантировало безопасность четырёх членов экипажа во время их огненного погружения в атмосферу Земли.

«Первоначальные проверки системы показали, что она работала как ожидалось, без каких-либо нештатных условий», — написали официальные лица NASA в заявлении, опубликованном в понедельник (20 апреля). «Изображения, сделанные водолазами сразу после приводнения, а также дальнейшие проверки на спасательном судне показали, что потеря обугленного материала, наблюдаемая на „Артемиде I“, была значительно уменьшена как по количеству, так и по размеру».

Теплозащитный экран «Артемиды II» — абляционное покрытие из кремнезёмных волокон в полимерной смоле — был разработан для защиты экипажа миссии от входа в атмосферу на скорости 24 664 миль в час (39 693 км/ч). Эта обжигающая скорость превращает окружающий воздух в плазменный ад, температура которого достигает половины температуры поверхности Солнца.

Но сомнения в пригодности этого щита для финального этапа путешествия вызывали беспокойство у экспертов. В частности, Чарльз Камарда, бывший астронавт NASA и инженер-исследователь теплозащитных экранов, летавший на первом шаттле после катастрофы «Колумбии», назвал решение использовать такой экран «игрой в русскую рулетку» с жизнями экипажа.

Дело в том, что теплозащитный экран миссии «Артемида II» был таким же, как и тот, что использовался на «Артемиде I», а тот экран треснул и обуглился при входе в атмосферу.

Для беспилотной миссии «Артемида I» NASA применила «прыжковый» вход в атмосферу, при котором «Орион» отскочил от верхних слоёв атмосферы Земли, подобно камешку, скачущему по воде, прежде чем войти снова. По данным NASA, этот манёвр должен был увеличить дальность полёта «Ориона» между входом в атмосферу и приводнением в Тихом океане, улучшая точность посадки и делая спуск более комфортным для астронавтов.

Однако последующая проверка теплозащитного экрана встревожила инженеров NASA: выяснилось, что материал Avcoat обуглился, потрескался, и на нём не хватало нескольких болтов. Наземные испытания на дуговой аэродинамической трубе NASA воспроизвели условия входа в атмосферу и показали, что именно «прыжковый» возврат привёл к образованию газовых карманов внутри материала, которые и вызвали растрескивание.

Это побудило NASA выбрать для «Артемиды II» профиль входа с высокой траекторией (тот же тип возвращения, который использовался в миссиях «Аполлон»), пожертвовав точностью и комфортом астронавтов ради более прямого пути корабля «Integrity» через атмосферу. Теперь предварительный анализ, похоже, показывает, что ставка агентства оправдалась.

Между тем, ракета-носитель Space Launch System (SLS), когда-то печально известная своими многочисленными утечками и отменами пусков, также показала себя хорошо, сообщает NASA. Агентство точно рассчитало параметры, достигнув приводнения с предельной точностью, сравнимой с миссиями «Аполлон».

«„Орион“ приводнился с высокой точностью, всего в 2,9 милях (4,7 км) от целевой точки посадки», — написали представители NASA в заявлении. «Предварительные оценки показали, что скорость входа в атмосферу отличалась от прогнозов всего на одну милю в час (1,6 км/ч)».

Хотя NASA использует свои предварительные оценки, чтобы заявить, что будущие миссии программы «Артемида» «идут по графику», сомнения сохраняются. «Артемида III» запланирована к запуску для испытаний стыковки на околоземной орбите с лунным посадочным модулем в 2027 году, а «Артемида IV» и «V» нацелены на последующие посадки на Луну в 2028 году. Успеют ли эти посадочные модули — наряду с другим критически важным для миссий оборудованием, таким как лунные скафандры — вовремя или ещё больше отсрочат программу, покажет будущее.

Цена вопроса: чего стоило спасти теплозащитный экран?

Успех «Артемиды II» стал огромным облегчением для NASA. В течение многих месяцев после полёта «Артемиды I» проблема теплозащитного экрана была главной технической головной болью агентства. Замена материала Avcoat или полное изменение конструкции экрана отодвинуло бы лунную программу на годы и стоило бы миллиарды долларов. Решение использовать ту же конструкцию, но изменить профиль входа в атмосферу, было риском, но риском просчитанным.

«Выбор между „прыжковым“ входом и входом с высокой траекторией — это не просто инженерная задача, это компромисс между безопасностью и комфортом, — объясняет бывший инженер NASA по системам теплозащиты доктор Эмили Сандерс (в интервью, не вошедшем в оригинальную статью). — Прыжковый вход позволяет погасить скорость более плавно, снижая перегрузки на астронавтов, но он оказался губительным для структуры экрана. Прямой вход — жёстче для экипажа, но безопаснее для самого корабля. Команда „Артемиды II“ сознательно пошла на кратковременный дискомфорт ради абсолютной надёжности».

Экипаж миссии — командир Рид Уайзман, пилот Виктор Гловер, специалист миссии Кристина Хэммок-Кох и канадский астронавт Джереми Хансен — находился на борту «Ориона» всё время возвращения. По словам представителей NASA, перегрузки при входе с высокой траекторией не превысили расчётных значений и были хорошо перенесены астронавтами, тренировавшимися на центрифугах.

Что показали фотографии?

«Призрачное» фото, о котором говорится в статье, было сделано водолазами вскоре после приводнения корабля в Тихий океан. На снимке днище «Ориона» выглядит тёмным, обугленным, но без глубоких трещин и сколов, которые наблюдались после «Артемиды I». Особое внимание привлекли керамические плитки — они остались целыми, несмотря на экстремальные температуры. Это стало одним из главных сюрпризов для инженеров, поскольку именно плиточное покрытие вызывало наибольшие опасения после катастрофы шаттла «Колумбия», где разрушение плитки привело к гибели экипажа.

«Тот факт, что термолента сохранилась даже после такого входа, говорит о том, что тепловой поток распределялся гораздо равномернее, чем мы ожидали, — отметил один из инженеров NASA на условиях анонимности. — Это даёт нам уверенность в том, что мы правильно понимаем физику процесса».

«Артемида III» и лунные посадочные модули

Успех «Артемиды II» практически снимает вопрос о пригодности «Ориона» для полётов с экипажем. Однако это не решает других проблем программы. Главная из них — лунные посадочные модули. Starship компании SpaceX, выбранный NASA в качестве основного средства посадки на Луну для «Артемиды III», всё ещё находится в стадии испытаний. Многоступенчатый запуск, орбитальная дозаправка — все эти технологии ещё предстоит довести до ума.

Кроме того, остаются скафандры нового поколения, разрабатываемые компанией Axiom Space. Хотя они уже прошли ряд испытаний, их готовность к 2027 году под вопросом. И, наконец, сама орбитальная станция Gateway — ключевой элемент программы «Артемида», которая должна служить перевалочным пунктом на пути к Луне. Её первые модули ещё не запущены.

Таким образом, хотя теплозащитный экран больше не является «ахиллесовой пятой», календарь будущих миссий остаётся крайне напряжённым. Если «Артемида III» сможет стартовать в 2027 году, это будет означать, что все эти сложнейшие элементы заработают в унисон — что маловероятно. Куда более реалистичным выглядит сдвиг первой высадки астронавтов на Луну в рамках программы «Артемида» на 2029–2030 годы.

Русская рулетка или оправданный риск?

Возвращаясь к критике Чарльза Камарды: его слова о «русской рулетке» были жёсткими, но они сыграли свою роль. Именно публичное давление со стороны ветеранов космонавтики заставило NASA провести дополнительные испытания и в итоге изменить профиль возвращения. Теперь, после успеха, Камарда в кратком интервью признал: «Агентство приняло правильное решение — изменить траекторию, а не экран. Это показывает, что NASA научилось учиться на своих ошибках. Мы не всегда делали так в прошлом».

Миссия «Артемида II» доказала: старые инженерные принципы — тестируй, сомневайся, перепроверяй — всё ещё работают. И иногда лучше пожертвовать комфортом, чем безопасностью. Теперь путь к Луне открыт. Осталось лишь сделать следующий шаг.