Огненный щит сомнений: безопасен ли теплозащитный экран Orion для возвращения астронавтов с Луны?
Астронавты «Артемиды-2» вот-вот вернутся с рекордного полета вокруг Луны, но безопасен ли теплозащитный экран их космического корабля Orion, чтобы доставить их домой? NASA и сами астронавты говорят «да», но не все с этим согласны.
Миссия «Артемида-2», стартовавшая 1 апреля, должна завершиться драматичным приводнением в Тихом океане поздно вечером в пятницу (10 апреля). Первый пилотируемый полет NASA к Луне с 1972 года подарил миру потрясающие снимки и пронзительные человеческие моменты. Однако возвращение в атмосферу, которое произойдет на скорости более 40 000 км/ч (25 000 миль в час), сделав экипаж самыми быстрыми людьми в истории, станет самым опасным испытанием. Это потому, что теплозащитный экран Orion, расположенный в нижней части капсулы и предназначенный для защиты экипажа при стремительном прохождении через атмосферу Земли, почти точно такой же, как тот, что использовался на «Артемиде-1». А тот экран треснул при возвращении.
«Капсула при возвращении достигнет температур примерно вдвое меньше, чем на поверхности Солнца, — рассказал Live Science Эд Маколей, преподаватель физики и наук о данных Лондонского университета королевы Марии. — Теплозащитный экран необходим, чтобы защитить капсулу от этой обжигающей жары. Без него капсула просто полностью расплавится и сгорит».
Экран изготовлен из материала под названием Avcoat, который должен постепенно эродировать при входе в атмосферу. Однако NASA обнаружило, что во время предшественницы «Артемиды-2», беспилотной миссии «Артемида-1» в 2022 году, теплозащитный экран Orion потерял куски материала, разрушившись гораздо сильнее, чем предполагалось. Чтобы решить эту проблему, NASA, тем не менее, не стало заменять теплозащитный экран. После расследования агентство пришло к выводу, что может обеспечить безопасность экипажа, изменив траекторию полета. Для «Артемиды-2» Orion не будет так высоко «скакать» при возвращении, как его предшественник; вместо этого он совершит небольшое «подъемное» движение. Корабль войдет в атмосферу под более крутым углом и проведет меньше времени в той части атмосферы, где возникли проблемы с «Артемидой-1».
NASA уверено, что этой модификации достаточно, чтобы обезопасить астронавтов. Однако администратор NASA Джаред Айзекман признал, что такой подход «не является правильным способом действий в долгосрочной перспективе» и что плана Б не существует. «Теплозащитный экран должен сработать, — сказал Айзекман в интервью, опубликованном The Free Press во вторник (7 апреля). — Я буду думать об этом постоянно, пока они не окажутся в воде». «Я не сомневаюсь, что команда провела правильный анализ, — добавил Айзекман. — Мы изменили профиль миссии — весь профиль возвращения сильно отличается от «Артемиды-1», чтобы учесть то, что я назвал бы «недостатками» текущего теплозащитного экрана на этом корабле».
Важно отметить, что теплозащитный экран «Артемиды-1» не отказал: материала Avcoat оставалось достаточно, а данные, собранные внутри капсулы, показали, что внутренняя температура оставалась в норме. Если бы на борту «Артемиды-1» были астронавты, с ними бы все было в порядке. Однако, хотя экран и не отказал, учитывая эту «потерю обгоревших фрагментов», он и не сработал безупречно. В мае 2024 года Управление генерального инспектора NASA выпустило отчет о готовности NASA к «Артемиде-2». В отчете говорилось, что теплозащитный экран износился «иначе, чем ожидалось» более чем в 100 местах. В то время рекомендации заключались в том, чтобы NASA выявило коренную причину проблемы до запуска «Артемиды-2». Но NASA уже установило теплозащитный экран на корабль «Артемида-2» в июле 2023 года, задолго до того, как завершило расследование проблем с экраном на «Артемиде-1».
В декабре 2024 года NASA перенесло запуск «Артемиды-2» на 2026 год и наконец объявило, что выявило коренную причины потери обгоревших фрагментов на теплозащитном экране «Артемиды-1»: материал Avcoat, столь важный для успеха экрана, не мог «дышать». «Инженеры определили, что, когда Orion возвращался с беспилотной миссии вокруг Луны, газы, образующиеся внутри абляционного внешнего материала теплозащитного экрана, не могли выходить и рассеиваться, как ожидалось», — написал тогда в своем заявлении представитель NASA. «Это привело к нарастанию давления и образованию трещин, в результате чего в нескольких местах откололись обгоревшие фрагменты».
Часть проблемы, как выяснилось, заключалась в беспрецедентном возвращении миссии. Для «Артемиды-1» NASA использовало «скачкообразное» возвращение, при котором Orion отскакивал от земной атмосферы. Капсула «скакала», как камешек по воде, ныряя в верхние слои атмосферы и вылетая обратно, прежде чем войти во второй раз. Эта стратегия увеличила дальность полета Orion между входом в атмосферу и приводнением в Тихом океане. В ходе расследования теплозащитного экрана NASA воспроизвело траекторию входа «Артемиды-1» в Исследовательском центре Эймса в Калифорнии. Следователи обнаружили, что тепловая энергия накапливалась внутри Avcoat между «нырками». Это приводило к тому, что карманы газа внутри Avcoat образовывались быстрее, чем могли рассеяться, создавая скачки давления, которые растрескивали материал. Для «Артемиды-2» NASA изменило траекторию, чтобы избежать этого температурного режима.
Дополнительная уверенность появилась в январе 2026 года, когда Айзекман собрал инженеров NASA по теплозащите, председателя независимой группы по расследованию и старших руководителей пилотируемых космических полетов на встречу с внешними экспертами — на встрече также присутствовали двое представителей прессы. Эта встреча включала анализ того, что произойдет, если большие участки теплозащитного экрана полностью выйдут из строя. Инженеры пришли к выводу, что толстая композитная основа Orion, содержащая титановый каркас, может обеспечить безопасность экипажа, даже если внешние блоки Avcoat будут полностью сорваны.
Дэнни Оливас, бывший астронавт NASA и член Консультативного совета NASA, был одним из экспертов, присутствовавших на встрече, и остался доволен тем, что NASA решило проблему. «У NASA была очень трудная задача, но я рад сообщить, что команда проделала выдающуюся работу», — написал Оливас в LinkedIn. Однако не все так уверены в решении NASA. Чарльз Камарда, бывший астронавт NASA и инженер-исследователь теплозащитных экранов, который публично критиковал космическое агентство, также присутствовал на встрече и продолжал выступать против миссии. В ответе на LinkedIn Камарда заявил, что NASA не провело должную проверку при определении и исправлении проблемы.
Четыре астронавта летят на «Артемиде-2»: Рид Уайзмен, Виктор Гловер, Кристина Кох и Джереми Хансен. Хотя некоторые эксперты обеспокоены, экипаж выразил уверенность в теплозащитном экране. «Если мы будем придерживаться нового пути возвращения, который запланировало NASA, то этот теплозащитный экран будет безопасным для полета», — сказал Уайзмен.
Пока весь мир затаил дыхание в ожидании пятничного приводнения, в кулуарах NASA и независимых экспертных сообществах не утихают споры. Решение Айзекмана «лететь с тем, что есть» — это ставка ва-банк, напоминающая драматичные эпизоды «Аполлона-13», но с той разницей, что там проблема возникла внезапно, а здесь о ней знали заранее. Критики, такие как Камарда и бывший старший научный сотрудник Эймса Дэн Раски, утверждают, что NASA пошло на неоправданный риск ради соблюдения графика и политического давления. «Они не переделали экран, потому что это отложило бы миссию на годы и съело бы миллиарды, — заявил Раски в недавнем подкасте. — Но цена экономии — человеческие жизни. Мы не имеем права ошибаться, когда дело касается возвращения с Луны».
С другой стороны, сторонники решения NASA указывают на то, что проблема «Артемиды-1» была связана с уникальным «скачкообразным» профилем, который на «Артемиде-2» не используется. Более крутой вход и сокращение времени пребывания в зоне риска, по мнению инженеров, должны полностью исключить накопление газов. Кроме того, титановый каркас, как показали испытания на прочность, выдерживает температуры, при которых Avcoat уже давно испарился бы. «Это все равно что ехать на машине с запасным колесом вместо нормального, — объясняет независимый эксперт по теплозащите Мария Эрнандес. — Запасное тоже довезет, если не превышать скорость и не делать резких поворотов. Но комфортно ли вам будет на такой машине?»
Сам экипаж, судя по последним сеансам связи, сохраняет ледяное спокойствие, хотя нервы, безусловно, на пределе. Рид Уайзмен, который не раз рисковал жизнью как летчик-испытатель, заявил: «Я сидел в кабинах, где отказ катапульты был вероятен. Здесь вероятность отказа просчитана до сотых процента. Я доверяю инженерам». Однако в частных разговорах, по слухам, астронавты обсуждали «план отчаяния» — на случай, если экран начнет разрушаться слишком быстро, у капсулы есть режим аварийного торможения двигателями, но он рассчитан всего на несколько секунд работы.
Тем временем в интернете набирает популярность теория заговора: якобы NASA знает, что экран ненадежен, но скрывает это, чтобы не отменять миссию. Агентство опровергает это, публикуя десятки страниц технических отчетов, но они настолько сложны, что обыватель в них не разбирается. Психологическое давление на астронавтов в последние часы перед возвращением колоссально.
Остается добавить, что даже если приводнение пройдет успешно (а в это верит подавляющее большинство инженеров NASA), проблема теплозащиты не исчезнет. Для будущих миссий «Артемида-3» и «Артемида-4» инженеры уже проектируют новый экран с перфорированным Avcoat, который позволит газам выходить наружу, не разрушая материал. Но этот экран еще не готов, и его испытания начнутся не раньше 2028 года. А пока «Артемида-2» готовится стать самым быстрым и горячим пилотируемым возвращением в истории. Успех или катастрофа? Ответ будет известен уже в пятницу вечером.
