К созданию лунной базы: оставляя наследие Аполлонов позади

Фил Кутс
Апрель 2016
"Towards A Moon Base: Leaving Apollo’s Legacy Behind" by Phil Kouts

Не переживайте. Матт Дамон не застрянет на Марсе. НАСА не сможет его туда доставить.
                                                                            Вашингтон Пост, 2 Окт. 2015

Облет Марса активно преподносится как реально выполнимая задача, хотя тех двух систем, которые НАСА разрабатывает для путешествий за пределы низкой околоземной орбиты, не достаточно даже для «возвращения» на Луну. Специалисты внутри НАСА признают, что согласованное международное усилие необходимо для решения проблем пилотируемых полетов в дальний космос. Наследие Аполлонов в этом смысле не представляет никакого интереса.

Куда теперь?

Американское космическое агентство НАСА в настоящее время наводнено планами полетов на Марс, но никакой из проектов не предусматривает остановки на Луне. В результате отмены Программы "Созвездие" Луна, как промежуточный пункт, просто выпала из дорожных карт. Более того, нынешние марсианские программы также не предусматривают в обозримом будущем высадки на марсианскую поверхность. Какой же тогда видится ситуация с освоением космического пространства человеком? Не означает ли это, что Агентство вообще потеряло интерес к полетам человека в космос? Или все это стало слишком опасно?

Перспектива создания лунного форпоста, на которую с таким энтузиазмом настроились в 2005 г., в настоящее время оказалась отодвинута за пределы всех практических планов. Теперь весь замысел лишь в том, чтобы пролететь вблизи от Луны и Марса, но без высадки на поверхность. Похоже, мы отодвинулись еще дальше от планов строительства лунных баз в сравнении с тем, как это представлялось 10 лет назад.

С самого начала своего новейшего плана по возвращению на Луну НАСА непрерывно работало по двум основным направлениям: Пусковая Система* (Space Launch System, SLS) и Пилотируемый Исследовательский Корабль (Crew Exploration Vehicle, CEV), известный как "Орион”, называемый также Многоцелевой Пилотируемый Корабль (Multi-Purpose Crew Vehicle, MPCV).

*) Это общее название подразумевает создание сверхтяжёлой ракеты-носителя. – Прим. ред.

Эти два комплекса - легко узнаваемое позднее повторение, то есть очередная версия, печально известной ракеты Сатурн V и Командного модуля Аполлон (КМ). Однако в разработке этих новых аппаратов специалисты НАСА практически не опираются на, казалось бы, проверенную технологию Аполлонов.

Важно понимать, что, во-первых, эти два комплекса будут пригодны только для облета Луны, но их будет определенно недостаточно для дальних межпланетных перелетов между Землей и Марсом, и, во-вторых, другие необходимые системы не включены в текущие планы разработок НАСА. Итак, чего в действительности можно достичь в течение примерно последующих 10 лет?

Манящий Марс

В последние годы НАСА с большим энтузиазмом и страстностью стало возбуждать активный интерес публики к полетам человека на Марс. Ведущие средства массовой информации обращаются к этой теме практически во всех журналах, газетах и телевизионных шоу, связанных с космической тематикой, и даже не связанных с ней. Под их общим углом зрения, это все представляется как новое грандиозное начинание по исследованию человеком космического пространства, сопоставимое разве что с легендарной сагой о заявленных посадках Аполлонов на Луну между 1969 и 1972 гг. Однако, на сей раз не предвидится никаких посадок на Марс, по крайней мере, в ближайшие 20 лет, то есть до середины 30-х гг., когда Агентство надеется отправить астронавтов на облет Марса.

При разработке отдельных фрагментов технических средств и оборудования НАСА правомерно признает, что:

"…наиболее сложная проблема первичных пилотируемых полетов заключается в поддержании безопасных условий для экипажа во время миссий длительностью до 1100 дней. Жилищные условия и связанные с ними системы обслуживания космического корабля, включая запасы продовольствия, одежды, газа для дыхания и, наконец, человеческий фактор* представляют собой существенную часть архитектуры корабля. Космическое жизнеобеспечение должно отвечать предъявляемым требованиям как в течение межпланетного перелета, так и на поверхности Марса.” [Mars Strategy, 2015, p. 31].

*) Очевидно, имеются ввиду такие прозаические моменты, как душ, туалет, медицина, спорт-тренажеры, а также общение экипажа, включая право на личную жизнь в коллективе. Напомним, что на борту КМ Аполлонов вообще не было туалета. - Прим. ред.

Ключевой элемент аппаратных средств обозначается термином «космический дом», который фактически является мега-концепцией, по масштабу аналогичной Международной Космической Станции (МКС), только в данном случае предполагается, что она теперь отправится в межпланетное путешествие.

Итак, техническая проблема обрисована, но как же насчет практического решения, и каковы вероятные шаги для его осуществления? Счетная Палата США (Government Accountability Office, GAO) заявляет, что НАСА недавно опубликовало стратегию для полета на Марс, но 

"документ не предоставляет дополнительных подробностей о пилотируемых экспедициях будущего, и это затрудняет понимание того, как НАСА представляет себе, сколько потребуется полетов, и какие будут поставлены задачи, чтобы добраться до Марса”. [GAO, 2016, p.17] 

Нет никаких признаков, что у НАСА есть какие-либо реальные планы для разработки всего этого.

С объявленной сомнительной целью полета к Марсу когда-нибудь в 30-е гг. Агентство обеспечило себе несколько лет дальнейшего безмятежного существования, продолжая разрабатывать два основных комплекса: Пусковую Систему и Орион. Однако, информационный шум превратил Орион в универсальное межпланетное транспортное средство, которое, можно подумать, было спроектировано для доставки экипажей на Марс. Заголовки недавних публикаций гласят: "…Теплозащитный экран Ориона… который необходим для достижения Марса” и "…Корабль Орион, который может доставить человека на Марс, получает металлический теплозащитный экран”. [AmericaSpace, 2015], [Daily Mail, 2015]

Несомненно, что Орион, являясь обязательным элементом для полетов человека в дальний космос*, не сможет обеспечить многомесячное путешествие с целью доставки астронавтов на Марс.

*) Термин «дальний космос» в целом подразумевает полеты за пределами Низкой Околоземной Орбиты (НОО). – Прим. ред.

В действительности, прежде всего это аппарат для спуска на Землю, который по своим спецификациям может служить как временная космическая спасательная шлюпка для экипажа на срок максимум до трех недель. Зачем в таком случае вся эта блаженная ложь на публику?

Очевидно, прожект марсианской миссии эксплуатируется с далекими от практических задач целями, чтобы завуалировать реально неприглядные аспекты технических возможностей Агентства и нарисовать картину, приукрашивающую реальное положение дел.

Похоже, что НАСА преднамеренно осуществляет свою "стратегию поэтапной разработки”, о которой сообщалось ранее. Очевидно также, что Агентство отложило на неопределенное время разработку тех многих систем жизнеобеспечения, которые необходимы для дальних пилотируемых космических экспедиций.

"…Например, пока НАСА не начнет программу разработки спускаемых аппаратов и систем поверхностного базирования, возможности для астронавтов будут ограничены орбитальными экспедициями с использованием MPCV (Многоцелевой Пилотируемый Корабль).” [NASA Audit, 2013, p. ii]. Спустя три года после этого аудита, тактика НАСА преднамеренно оставлять серьезные пробелы в своих планах в значительной степени остается без изменений.

Орион Сегодня

Между тем, первые испытания космического корабля Орион CEV, проведенные 5 декабря 2014 г. (Exploration Flight Test 1, EFT-1), были расценены как успех. В этом испытательном полете скорость аппарата при возвращении на Землю была ниже, чем она должна быть при возвращении с Луны, и тепловое воздействие на термозащитный экран было меньше, чем ожидается при таком возвращении. Насколько значимы тогда результаты этих испытаний?

С беспрецедентной открытостью НАСА доложило о различных, казалось бы, частичных второстепенных изменениях, которые необходимо внести в конструкцию капсулы Ориона перед следующим испытательным полетом. При более близком рассмотрении оказывается, что НАСА предпринимает серьезную модификацию Ориона. Становится ясно, что шаг за шагом НАСА усваивает небольшие, но жизненно важные уроки – как если бы оно никогда ранее не приобретало опыта в этой области.

Счетная Палата отметила недавно, что "программа Орион продолжает сталкиваться с конструктивными проблемами, включая переработку теплозащитного экрана вследствие экспертного заключения, что предыдущая конструкция, отработавшая в первом испытательном полете в декабре 2014 г., не будет отвечать требованиям первого беспилотного полета”. [GAO, 2016, p. 10]

Очевидно, что тут Счетная Палата имеет в виду беспилотную исследовательскую миссию 1 (Exploration Mission 1, EM-1), то есть полет вокруг Луны, первоначально планируемый на 2018 г. Согласно отчетам по Аполлонам, в таком беспилотном облете не было необходимости в 1968 году перед якобы имевшем место полетом Аполлона-8 прямо к Луне в самый первый раз и сразу с экипажем на борту. Теперь же, по прошествии 10 лет исследовательских и конструкторских разработок, Орион, даже без экипажа, считается неготовым для такого полета. Где же весь тот аполлоновский опыт возвращения на Землю?

Профиль Входа в Атмосферу

Локхид Мартин* опубликовал доклад, в котором указаны координаты точки приземления Ориона при его первом испытательном полете [Lockheed, 2015, p. 9], но нет данных о длине траектории Ориона от точки интерфейса (входа) в атмосферу до места посадки, т.н. "протяженность спуска".

                *) Lockheed Martin Corporation – генеральный разработчик капсулы и систем Ориона. – Прим. ред.

Оценка на основании доступных данных приводит к результату, что протяженность траектории спуска составляла чуть менее 1500 км. Получается, что Орион покрыл немного меньшее расстояние по сравнению с типичной посадкой Аполлона, имея исходную скорость 8,9 км/сек – существенно ниже, чем будет при штатном возвращении, т. е. 11,2 км/сек. Тем не менее, можно построить график зависимости высоты от дальности и оценить профиль траектории входа в атмосферу. Оказывается, профиль спуска близок к аполлоновскому, определяемому как "двойной нырок” ("double-dip”) при прямом входе в атмосферу.

В некоторой степени новый опыт представляется как ретро-взгляд на "виртуальную реальность” прошлого. Другой аспект заключается в том, что при этих испытаниях перегрузки для будущих экипажей были выше, чем перегрузки, зафиксированные при полетах Аполлонов. Максимальная перегрузка для Ориона составляла 8,2 g, что немного больше по сравнению с перегрузками, которые записаны в отчетах по посадке командных модулей Аполлонов-8, -10 и -11, при этом наибольшая из них была 6,8 g. В отчете делается вывод, что при следующем испытательном полете, EM-1, будут опробованы "несколько новых возможностей”, в том числе скользящий спуск с отскоком от атмосферы [Lockheed, 2015, p. 14].

Важно отметить, что сегодня специалисты НАСА признают, что для них спуск с отскоком от атмосферы является новым методом, который еще только предстоит опробовать. Впрочем, на эту тему есть много недоразумений. Например, в своей книге Крис Крафт, Руководитель Полетов НАСА во времена Аполлонов, говорит, что КМ Аполлона-8 "совершил отскок от атмосферы, что позволило погасить избыточную скорость и энергию, затем погрузился в атмосферу и приводнился на удалении нескольких миль в поле наблюдения телевизионных камер” (курсив автора статьи). [Christopher Kraft with James L. Schefter. "Flight: My Life in Mission Control". / Dutton, New York, 2001. 372pp.]

К 2009 г. Крафт пересмотрел и подправил это первоначальное искажение истории так, что оно превратилось в последующее уверенное утверждение:

"По причине того, что скорость была слишком велика, если пытаться осуществить прямой вход в атмосферу, то требования к теплозащитному экрану должны быть очень высоки. Поэтому то, что мы сделали, это дали им войти в атмосферу, потом отскочили от неё, чтобы погасить скорость, и затем вновь погрузились в неё. Это привело к значительному снижению теплового удара на теплозащитный экран космического аппарата.” [Popular Mech., 2009].

Это полностью сфабрикованное заявление о маневрах КМ Аполлона с отскоком от атмосферы, прозвучавшее из уст одного из ведущих руководителей программы, является классическим примером того, как создавалась и совершенствовалась аполлоновская мифология с течением времени. Неожиданно оно стало поводом для довольно неприятного конфликта с бывшими астронавтами программы Аполлон, когда на конференции Autographica их критицизм был адресован лично Крису Крафту [Autographica, 2014].

Наиболее впечатляющий случай возвращения лунной экспедиции к Земле – это, конечно, чрезвычайное возвращение Аполлона-13, которое, по утверждениям НАСА, продемонстрировало надежность методики НАСА и способность Агентства быстро перенастроить полетную программу для безопасного возвращения. Корректировка траектории, чтобы "перенацелить космический корабль, чтобы он не прошел на расстоянии 40 000 миль мимо Земли”, как излагается в драматическом повествовании, было достигнуто с помощью "незначительной подстройки курса двигателем модуля”. [Lovell, 1994, p. 150] Во время своего маневра к Земле астронавты Аполлона-13 не могли видеть планету, но тем не менее смогли точно скорректировать курс, используя простую навигационную таблицу (Рис.1).

Рис.1. Навигационная таблица Аполлона-13, называемая "Визуальная диаграмма для вычисления положения Аполлона по углам тангажа и рыскания, 1960-е гг.”, экспонируемая в Историческом Музее Штата Техас в г. Остин, Техас (Bullock Texas State History Museum, Austin, Texas).

Слева внизу – наручные часы, с помощью которых пилот Аполлона Джэк Свигерт, как утверждается, отсчитал критические 14 секунд работы двигателя для тонкой корректировки траектории корабля. (Фото Ф. Кутса).

Подлинная таблица Аполлона-13 в настоящее время экспонируется в Историческом Музее Штата Техас в столице штата г. Остине. Мы должны поверить, что тогда это было достаточным инструментарием для точной ручной корректировки курса космического корабля в чрезвычайной ситуации. Подпись к экспонату утверждает, что "астронавты совершили подстройку курса вручную, используя линию терминатора Земли (линия, которая разделяет на земной поверхности ночь и день)”. Этот текст дополняет рассказ в изложении командира Аполлона-13 Джима Ловелла, как их КМ "приближался к Земле с ночной стороны, и при этом было ясно, что в критический момент перед входом в атмосферу там внизу ничего не будет видно, только темная масса там, где должна находиться планета" [Jim Lovell and Jeffrey Kluger. "Lost Moon. The Perilous Voyage of Apollo 13". / Houghton Mifflin Company, New York, 1994. p.304], т. е. в тот момент не было видно никакой линии терминатора из-за положения планеты.

Таким образом, версия командира о процессе корректировки оказывается даже более поразительна, чем музейная версия, и ее можно сравнить с попаданием в яблочко, когда мишень вообще не видна. Справедливости ради следует отметить, что в навигационном отчете о возвращении Аполлона-13 сообщается о неоднократных корректировках курса с помощью звезд и Солнца; это заслуживает отдельной статьи.

Почему все это так интересно в связи с разработкой Ориона? Большой вопрос вот в чем: почему для НАСА необходимо освоить методику возвращения на Землю с отскоком от атмосферы, когда в отчетах утверждается, что в прошлом Агентство успешно продемонстрировало технику прямого спуска?

Ответ заключается в том, что не следует возвращаться из дальнего космоса методом прямого спуска, так как с большой вероятностью это приведет к фатальному исходу.

Аэродинамика

Что касается автоматизации процесса спуска во времена Аполлонов, эксперт Инструментальной Лаборатории МТИ Дан Ликли* в интервью 2001 года, обсуждая действия астронавтов в критический период входа в атмосферу, заключил: "Насколько я знаю, никто из них даже не прикасался к рычагу управления, - так как на этапе спуска, - вспоминал Ликли, - они были совершенно разбиты после двухнедельного полета.” [Digital Apollo, 2008, p. 160]. Поэтому мы вынуждены прийти к выводу, что все посадки Аполлонов проходили в автоматическом режиме.

*Дан Ликли (Dan Lickly) из Инструментальной Лаборатории МТИ (Массачусетского Технологического Института) разрабатывал методики входа в атмосферу командного модуля. [Digital Apollo, 2008, p.146] Цитата взята из интервью Дана Ликли в сентябре 2001 г. [Digital Apollo, 2008, p.307]

"Алгоритм управления Орионом при посадке в основном был такой же, как аполлоновский алгоритм”, таким образом, на атмосферном участке траектории Орион совершил ряд довольно крутых ("мгновенных”) разворотов по углу вокруг продольной оси для управления спуском [Lockheed, 2015, p. 8] аналогично тому, как описано в отчетах миссий Аполлонов. Аполлоновский отчет на эту тему, как всегда, безупречен, так что никаких упоминаний о физиологических проблемах с экипажем там не встретить. Однако, весьма вероятно, что такие маневры могли вызывать физиологические проблемы для экипажа, поэтому не удивительно, что теперь предполагается провести серию экспериментов для исследования неблагоприятных воздействий, которые может испытывать экипаж при посадке. См. ниже абзац про "манекены в шлемах".

Для понимания современного технического уровня НАСА основательный отчет 2005 года [Arch. Study, 2005], анализирующий потенциальные возможности Агентства, остается наиболее полным источником информации. Что касается возвращения КМ из-за пределов НОО, там недвусмысленно утверждается, что имеется такая важная характеристика при посадке спускаемого модуля, как моностабильность, которая "означает, что спускаемый аппарат имеет только один устойчивый угол атаки* на атмосферном участке траектории”.

*) Более точно: одно устойчивое положение в продольной плоскости со стабильным углом атаки. – Прим. ред.

Это гарантировало бы, что аппарат самостоятельно примет правильное положение теплозащитным экраном вперед по направлению движения в пассивном режиме, без воздействия со стороны системы управления.

"Спускаемый аппарат Аполлона был не в состоянии достичь моностабильности из-за невозможности расположить центр тяжести (ЦТ) достаточно близко к теплозащитному экрану. Напротив, спускаемый аппарат Союза моностабилен, и утверждается, что он может обеспечить нужное продольное позиционирование аппарата и успешный спуск в случае первоначального неупорядоченного кувыркания со скоростью до 2 град/сек.” [Arch. Study, 2005, p. 261].

Анализ аэродинамической устойчивости в Архитектурном Исследовании приводит к необходимости "переориентировать спускаемый аппарат из положения ‘вершиной вперед' в положение 'экраном вперед' в процессе спуска” из-за опасения, что "…КМ CEV, как и КМ Аполлона, может быть бистабилен и иметь второе устойчивое положение, в котором вершина конуса спускаемого аппарата будет направлена по направлению вектора скорости. Такая ориентация, очевидно, недопустима, так как аппарат (CEV) будет неспособен противостоять интенсивному нагреву при входе в атмосферу. Если ЦТ аппарата может быть занижен достаточно близко к теплозащитному экрану в кормовой части, то второй стабильной точки можно избежать, и аппарат будет иметь единственное (моностабильное) продольное положение, при котором теплозащитный экран будет направлен вперед по вектору скорости.” [Arch. Study, 2005, p. 231].

Ясно, что КМ Аполлона не имел этого важного свойства. Насколько тогда опасным было возвращение домой в таком аппарате? Нынешние испытания Ориона еще должны дать ответ на этот вопрос, спустя более 45 лет после бурных оваций в честь приземлений Аполлонов, которые каждый раз объявлялись безукоризненными.

"Дизайн и форма командного модуля CEV прошли в своем развитии четыре этапа, рассмотренных в этом Исследовании, с первичным производным от аполлоновского дизайном диаметром 5 м с 30-градусным наклоном боковой стенки.” [Arch. Study, 2005, p. 223]. В первом цикле модификации его форма является фактически очертанием Ориона (Рис.2). Дальнейшая модификация КМ Аполлона на третьей стадии (Рис.2) приближает орионовские очертания к форме капсулы Союза (Рис.3), у которой больше шансов выдержать процесс возвращения на Землю.

Рис.2. Последовательная модификация размеров командного модуля CEV согласно отчету 2005 года. Дизайн и форма КМ эволюционировали в четыре этапа, как показано в Архитектурном Исследовании [Arch Study, 2005], при этом производный от аполлоновского дизайн диаметром 5 м с углом боковой стенки конуса 30 градусов [Arch. Study, 2005, p. 223] фактически является конфигурацией Ориона.

Рис.3. Российский спускаемый аппарат Союз, экспонируемый в Научно-Космическом Центре Шабо (Chabot Space & Science Center) возле Сан-Франциско, Калифорния. (Фото Ф. Кутса)

Более того, НАСА в своем Исследовательском Центре в Лэнгли (Langley Research Center), намеревается оценить качество безопасности космического корабля Орион для экипажа при возвращении из дальнего космоса, имитируя различные сценарии приводнения "путем сбрасывания макета Ориона в связке с тем теплозащитным экраном, который был использован в первом полете”. Предполагается, что шлем на голове астронавта может оказывать негативное воздействие из-за своего веса. "Боковые нагрузки вызывают швыряние головы из стороны в сторону, так что полезно разобраться на манекенах, какая будет реакция в шлемах и без.” [Langley, 2016].

Этот упрощенный комплекс испытаний неизбежно вызывает вопросы, а изучал ли кто-нибудь вообще эти аспекты применительно к программе Аполлон? Если, на первый взгляд, экспериментирование с приводнением кажется тривиальным и запоздалым, то обеспокоенность специалистов НАСА тем, что астронавты могут пострадать от перегрузок во время спуска – особенно во время маневрирования по углу крена, как описано выше, причем сразу после многодневного пребывания в невесомости – кажутся вполне обоснованными.

Тогда становится ясно, что такие эксперименты с манекенами в шлемах действительно важны и необходимы. Опять же, надо отметить, что с любой точки зрения не видно никакой связи с предыдущим опытом Аполлонов, если на него вообще кто-то опирается.

Более того, разработчики рассматривают эти испытания как "один из множества шагов, необходимых для того, чтобы Орион гарантированно отвечал всем требованиям для отправки человека впервые за пределы околоземного пространства.” [Langley, 2016]. В другом аналогичном обозрении делается вывод, что Орион "вернется на Землю с большей скоростью и с более сильным нагревом, чем когда-либо прежде.” [Ins and Outs, 2016]. Что это значит? Можно ли делать подобные заявления, не подразумевая при этом, что полетов Аполлонов вообще не было?

Термическая Защита

Фундаментальной задачей термического щита является его целостность и способность противостоять различным экстремальным воздействиям. Перед первым испытательным полетом признавалось, что теплозащитный экран Ориона будет изготовлен из "…материала, известного как Avcoat, который также применялся на космических кораблях Аполлон, …и который служил защитным барьером во время входа в атмосферу Земли. К сожалению, этот материал проявил тенденцию растрескиваться при тепловых режимах, аналогичных тем, которым капсула будет подвержена в условиях дальнего космоса, перед возвращением в земную атмосферу.” [NASA Audit, 2013, p. 14].

Неудивительно, что после испытательного полета разработчики признали, что ещё на стадии изготовления термического щита они "установили, что прочность сотовидной структуры Avcoat оказалась ниже ожидаемой”. Далее они предположили, что хотя термический экран отработал, как и ожидалось во время первого ограниченного испытания, "при следующем полете (EM-1) Орион будет испытывать более низкие температуры в космосе и более высокие тепловые нагрузки* при входе в атмосферу, что потребует усиления термического щита.” [Orion Update, 2015].

*) Речь идет о сравнительно резком переходе от холода к нагреву после длительного полета за пределами НОО. В первом испытании щит Ориона, очевидно, не успел достаточно глубоко охладиться за четыре часа полета. – Прим. ред.

Очевидно, ничего не позаимствовали в этом отношении из ценного ноу-хау со времен Аполлонов, поэтому еще один промежуточный беспилотный тест будет несомненно ценным. Принимая во внимание период времени от 2005 до 2018 гг., в который проходят осторожные беспилотные испытания Ориона, трудно усмотреть, что кто-либо опирается на знания, приобретенные в эпоху Аполлонов.

В настоящее время НАСА докладывает о программе Орион в, казалось бы, беспрецедентно открытой манере, но беспристрастный наблюдатель способен увидеть много шума из ничего, который поднимается ради того, чтобы выкроить больше времени на изучение ключевых аспектов, которые уже давно должны считаться рутиной. После единственного испытательного полета сложность проблемы тепловой защиты проявилась через вновь открытые обстоятельства. Два последующих примера иллюстрируют эту картину.

В частности, наблюдались проблемы с 

"…прижимными прокладками, которые располагаются на поверхности теплозащитного щита в месте стыка командного и сервисного модулей Ориона. Их функция в том, чтобы воспринимать механические нагрузки во время старта, космических маневров и при срабатывании пироболтов (разрывных болтов) в момент разделения обоих модулей. …Требуются новые более эластичные термоизолирующие прокладки, потому что нынешние прокладки двумерной структуры, использовавшиеся в недавнем первичном испытательном полете Ориона, годятся только для возвращения с околоземной орбиты.”

 Руководитель Программы Орион от Локхид Мартин Майк Хаус поясняет, что применение этих прокладок сопряжено "с риском их расслоения, потому что эти прокладки представляют собой стопку плоских слоев.” Некий "инновационный объемный материал, имеющий переплетенную структуру”, по его словам, был разработан, "как прямой результат урока, усвоенного по итогам первой пробной миссии Ориона." [AmericaSpace, 2015].

Просто невероятно представить себе, что этот урок не был усвоен, исходя из подобного опыта, 45 лет тому назад. Как же тогда обстояли дела с разделением аналогичных модулей Аполлона?

Другая доработка относится к теплозащитным плиткам на стенках CEV капсулы, известным как боковая защитная обшивка, и которые использовались для термозащиты Спейс Шаттлов. После испытательного полета было принято решение, что "на защитную обшивку КМ будет нанесено посеребренное металлизированное покрытие”. Предполагается, что такое покрытие "будет уменьшать потери тепла при воздействии на Орион низких температур и ограничивать нагрев корабля с солнечной стороны”. [Daily Mail, 2015]

Орион снабжается теперь защитой в куда большей степени, чем КМ Аполлонов, которые, как утверждается, отработали безупречно.

На основании всего вышеизложенного можно сделать печальный вывод, что для аполлоновских КМ вероятность безопасного возвращения сквозь атмосферу Земли сопоставима с надеждой пройтись сухим под проливным дождем, уворачиваясь от отдельных капель. Никаких шансов.

НАСА продолжает находить новые критические аспекты для дальнейших НИОКР-овских доработок по Ориону главным образом не из-за ужесточения требований, например, по безопасности, но просто из-за того, что Агентство, наконец, начало получать подлинную информацию о реальных требованиях к полетам за пределами НОО. Однако, при этом заметно, что НАСА упорно не желает быть первым, кто решится взглянуть в лицо непредсказуемым и, вероятно, очень опасным обстоятельствам, сопутствующим путешествию человека в дальний космос. Поэтому наиболее легким и безопасным для Агентства сценарием оказывается тактика затягиваний и откладываний фактических испытаний.

Рассматривая итоги первого испытательного полета, вообще не ясно, как НАСА собирается на самом деле испытать метод скользящего спуска с отскоком от атмосферы, запланированный для этапа EM-1, до которого сейчас остается всего два года. Недавно GAO указала "дату готовности к старту” Ориона как апрель 2023 г., и это может означать, что первый старт с экипажем EM-2 уже сдвинулся на два года от ранее прописанного в планах 2021 года [GAO, 2016, p. 5].

Дозы Радиации

Оригинальный отчет об уровнях радиации в CEV Орион во время испытательного полета 5 декабря 2014 г. сообщает, что максимальный уровень интенсивности поглощенной дозы ионизирующего излучения при прохождении через радиационные пояса Ван-Алена "составил около 1 мГр/мин (миллигрей* в минуту), что в 20 раз превышает предельно допустимый уровень на борту МКС”. [Radiation Report, 2015, p. 39]

*Миллигрей (мГр) - производная единица поглощённой дозы ионизирующего излучения, определяемая как поглощение одного миллиджоуля энергии излучения в расчете на один килограмм массы. Например, в течение 6-месячной экспедиции астронавты на МКС получают индивидуальную дозу в среднем 80 мГр.

В этом отчете далее поясняется, что кумулятивная поглощенная доза радиации, измеренная во время полета EFT-1 Ориона в декабре 2014 г., была примерно на 3 порядка (или в 1000 раз) больше, чем совокупная поглощенная доза, измеренная за такой же период времени на МКС. Конечно, эти "данные дают предварительное представление о радиационной обстановке, с которой придется иметь дело экипажам при пересечении зоны радиационных поясов во время будущих исследовательских полетов”. [Radiation Report, 2015, p. 39]

Важно еще раз отметить, что отсутствуют какие-либо ссылки на сведения, полученные в программе Аполлон, которые бы включали в том числе данные о влиянии космической радиации, и которые должны были быть куда более детальными и обширными. Испытания Ориона проходят так, как будто никакого предыдущего опыта и/или никаких сведений не было получено ранее за пределами НОО.

Данные о суммарных дозах радиации для каждой из аполлоновских миссий, воспроизведенные по докладам НАСА [Bennett, 2015], оказываются меньше доз, измеренных радиационными датчиками на борту CEV Орион во время его полета, который продолжался всего лишь четыре с половиной часа. В частности, совокупные дозы облучения, полученные согласно отчетам для каждой миссии от Аполлона-8 до Аполлона-17, за исключением Аполлона-14, составляли не более чем 5,80 мГр [Bennett, 2015], что следует сравнить с дозами от 13,5 до 17,9 мГр, зарегистрированными во время EFT-1 в декабре 2014 г. [Radiation Report, 2015, p. 23].

В то время как суммарная доза 11,40 мГр, объявленная для Аполлона-14 [Bennett, 2015], является самой высокой для аполлоновских миссий, она все же меньше, чем данные Ориона. Отсутствие анализа данных прошлого и их сравнения с современными радиационными исследованиями указывает на то, что сегодняшние специалисты НАСА дистанцируются от сомнительного наследия Аполлонов. Аполлоновские дозы на Рис. 4 перемешаны внутри данных для околоземных экспедиций [Radiation Carcinogenesis, 2009, p. 141]. Неудивительно, что они рассматриваются специалистами как сомнительные.

Рис.4. Сводка дозиметрических данных во время всех пилотируемых экспедиций НАСА [Radiation Carcinogenesis, 2009, p. 141].

"Badge dose” – это доза, фиксируемая индивидуальным дозиметром, имеющимся у каждого астронавта.

Профессионалы в этой области осознают, что высокие дозы радиации могут привести к серьезной лучевой болезни и даже к смерти. Они признают, что хотя пониженные дозы радиации могут привести к более мягким физиологическим последствиям, все равно - и высокие, и низкие дозы радиации создают серьезные операционные риски, которые могут помешать работе и угрожают жизни экипажа:

"Оба сценария потенциально представляют серьезную опасность для здоровья экипажа и/или могут воспрепятствовать выполнению поставленных задач в полете. Необходимо обеспечить радиационную защиту в виде предсказуемых моделей, экранирования и биологических контрмер при полетах за пределы защитного слоя магнитосферы Земли. К сожалению, развитие этих инструментов сдерживается отсутствием соответствующих исследований космического излучения. Большая часть радиационных исследований сфокусирована на видах излучения и дозах, которые отличаются от радиации в космическом пространстве.” [Radiation Syndromes, 2009, p. 186].

Специалисты по радиационной защите делают вывод, что "существует настоятельная необходимость научных исследований, которые адекватно отражают реальные радиационные риски, присущие для космического пространства, и которые способствуют развитию методов как оценки рисков, так и эффективной стратегии радиационной защиты”. [Radiation Syndromes, 2009, p. 186]

Совершенно ясно, что сомнительные аполлоновские данные по радиации не соответствуют ожиданиям для радиационной обстановки за пределами НОО и поэтому на них нельзя полагаться.

НАСА выпустило семиминутный общеобразовательный видеоролик, получивший международную награду, в котором специалист НАСА признает, что астронавты не могут безопасно пересекать пояса Ван-Алена [Trial By Fire, 2014]:

Около трехминутной отметки он говорит:

03:00: "По мере удаления от Земли мы будем пересекать пояса Ван-Алена, область опасной радиации.”
03:11: "Такая радиация может нарушить работоспособность системы управления, бортовых компьютеров и другой электроники на борту Ориона.”
03:18: "Естественно, мы должны проходить через эту опасную зону дважды: туда и обратно.”
03:26: "Но Орион имеет защиту. Будет испытано экранирование при пересечении космическим кораблем волн радиации. Датчики на борту зарегистрируют для ученых уровни радиации.”
03:36: "Мы должны решить эти проблемы до того, как мы пошлем человека через эту область космического пространства.”

Но постойте, разве не были все эти проблемы уже определенно решены, когда НАСА многократно посылало астронавтов через эту область пространства более 45 лет назад?

На самом деле, беспилотные испытания 2014 года явились самым первым опытом проникновения совершенно нового корабля в эту неизведанную область.

Перспективы Лунной Базы

Нет никаких признаков того, что НАСА собирается разработать и построить лунный форпост по крайней мере в течение ближайших 10 – 15 лет. Последняя цифра соответствует обещанию НАСА полететь в сторону Марса, но все планы насчет Лунной базы остаются в летаргическом состоянии. С другой стороны, во времена былого исключительного энтузиазма в рамках Программы Созвездие выдвигались многочисленные предложения, в какие сроки и в каких местах на Луне было бы предпочтительно сначала построить базу. Один из астронавтов Аполлона, Харрисон Шмитт, признает в своей книге, что "мир и Соединенные Штаты ничего не реализовали из многообещающих перспектив программы Аполлон”. [Harrison H. Schmitt. "Return to the Moon: Exploration, Enterprise, and Energy in the Human Settlement of Space", Foreword by Neil Armstrong, Copernicus Books, in association with Praxis Publishing. / New York, 2006. 335pp., p. 19]

Однако, под впечатлением от программы Созвездие, он тогда был оптимистично сосредоточен на потенциале гелия-3, как весьма ценного топлива для получения энергии, и предполагал, что к 2030 г. "на Луне будет постоянно действующая колония, занимающаяся коммерчески выгодным производством топлива на основе гелия-3 для растущих нужд земной энергетики”. [Schmitt, 2006, p. 327] После 10-ти лет оптимистических размышлений до сих пор по-прежнему нет планов по строительству колонии на Луне: ориентиры пилотируемых исследований остаются неизменными с тех пор, как они были установлены в 2010 г.

Более того, НАСА было вынуждено развивать свои технические возможности в области пилотируемой космонавтики по причине явного доминирования России в этой области. Переход от полетов на Союзах к собственному средству доставки планировалось осуществить к 2012 году, но вместо этого НАСА продлило за пределы 2018 года свой контракт с Роскосмосом (Российское космическое агентство) для доставки американских астронавтов на МКС. [Seats on Soyuz, 2015] Риск потери экипажа при его доставке Орионом на борт МКС оценивался к 2012 году как 2,2% с предполагаемым снижением до 0,1% в 2016 г., что должно было превзойти показатель Союза величиной в 0,5% по оценкам на 2010 г. [Arch. Study, 2005, p. 581]. В 2005 г. план создания CEV для полетов на околоземную орбиту за период приблизительно в семь лет выглядел вполне реалистичным (сравните это с продолжительностью всей программы Аполлон), и затем, после 2017 г., предполагалось отправиться за пределы НОО. Вместо этого, до настоящего времени имел место только один беспилотный полет.

Текущие программы НИОКР по-прежнему сфокусированы на разработке Пусковой Системы SLS и CEV Орион - оба эти элемента необходимы для экспедиций в дальний космос, но также они подходят и для посещения Луны. Однако, этих двух элементов недостаточно для высадки на Луну, потому что для этого требуются и другие системы.

НАСА более не рассматривает варианты посадки на Луну, так как, скорее всего, Агентство осознало, насколько высоки риски, связанные с прилунением и последующим взлетом из "глубоких” гравитационных колодцев. Так что эти задачи были отложены на неопределенный срок.

Как будто отвечая на недавнюю публикацию, компания NexGen Space в своем исследовании, частично финансируемом НАСА, предложила неожиданную идею так называемой ЭЛА, то есть Эволюционирующей Лунной Архитектуры (Evolvable Lunar Architecture) [ELA, 2015], сосредоточенной на создании индустриальных баз на Луне в течение 10 – 12 лет, которое в будущем последовало бы за первым посещением человеком Луны, предусмотренном в планах ЭЛА.

Инициатива ЭЛА, хотя и не является глубоко технически продуманной, тем не менее наводит мосты с идеями, заложенными в Архитектурном Исследовании [Arch. Study, 2005], предлагая новую административную стратегию, которая могла бы обойти текущие регламенты и планы НАСА. Проблема заключается в том, что эта инициатива финансируется НАСА и адресована его руководителям. Сроки выполнения ЭЛА зависят от принятия концепции Агентством и/или правительством США, поэтому сроки начала реализации все еще остаются неопределенными до тех пор, пока концепция не будет одобрена и принята.

Тем не менее, инициатива ЭЛА является революционным шагом в контексте того, что в ней открыто признается, что "руководители и функционеры НАСА считают, что их решения игнорируются или серьезно ограничиваются по политическим причинам”. Вопрос в том, что это за политика, которая оказывает настолько дурное и деструктивное влияние? Документ вносит ясность, что ”с точки зрения промышленности, правительство США является трудным (в лучшем случае) партнером для развития долговременного сотрудничества. Оно обходится промышленности слишком дорого в смысле… времени, денег и упущенных возможностей, пока не получишь подписанный контракт. И даже после этого коммерческий партнер не может быть уверен, что правительство не расторгнет контракт в своих интересах. Кроме того, каждая перемена в Белом Доме, в Конгрессе и в руководстве НАСА - это источник риска для коммерческого партнера.” [ELA, 2015, p. 84].

В качестве кардинального решения создатели ЭЛА предлагают учредить Международную Лунную Администрацию (International Lunar Authority) [ELA, 2015, p. 82], независимую от национальных правительств, тем самым развивая гибкость и стимулирование конкуренции, что в свою очередь позволило бы выстроить менее затратное решение для высадки человека на Луну.

По иронии судьбы, критикуя тех, к кому могла бы быть обращена эта инициатива, предложение ЭЛА не облегчает, а скорее усиливает напряженность. Такая революционная инициатива никогда не будет воспринята без мощного к тому толчка. Оценивая лунные планы и рассуждая о "возвращении человека на Луну” [ELA, 2015, Executive Summary], сторонники ЭЛА остаются на стадии предреволюционного компромисса со своими оппонентами. Необходимым толчком может явиться авторитетное признание того факта, что прилунений Аполлонов на самом деле не было.

Также очевидно, что НАСА даже и не хочет быть первыми на Луне, потому что первоначальные попытки подвергнут экипажи риску такого же уровня, как тот, с которым столкнулось Агентство во время катастроф космических челноков Челленджер и Колумбия. По всей вероятности, НАСА наблюдает за своими двумя основными соперниками – российским и китайским космическими агентствами. Эти два ключевых игрока, в принципе, способны попытаться осуществить высадку на Луну, и в СМИ идет много дискуссий насчет того, что же они собираются предпринять, как возможный ответ на заявленные американские достижения.

В любом случае, НАСА будет ждать и потом изучать опыт других команд, чтобы выяснить, какие реальные решения, технические или биомедицинские, можно было бы найти. Если российские космонавты или китайские тайконавты попытаются в будущем высадиться на Луну, весьма вероятно, что их первые попытки окажутся неудачными. Поэтому в зависимости от того, как будут развиваться события, НАСА могло бы предложить свою помощь и сотрудничество, и затем объединить усилия и/или, наконец, сформулировать свою собственную программу, и все это - без потери лица.

Справедливости ради надо сказать, что инсайдеры в НАСА начали признавать, что упорядочение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в сфере пилотируемых исследований космического пространства может быть достигнуто более успешно в ходе непредвзятого международного сотрудничества.

Заслуживает внимания недавнее обращение бывшего астронавта Лероя Чиао и ген. директора Космического Фонда Эллиота Пулхама, в котором признается, что "одним из самых непродуманных высказываний, придавших особый колорит нашему обсуждению, явилось ‘Been there, done that' («Были там, сделали это»)”, очевидно намекая на довод президента Обамы, приведенный им в 2010 году при закрытии программы возвращения на Луну. Они делают вывод, что это высказывание, по всей видимости, не имевшее такого намерения, "легкомысленно обесценило уникальное американское достижение и уникальные знания, которые США могли бы внести в копилку опыта человечества”. [Politics of Space, 2016] Эти слова с горечью перекликаются с ключевыми положениями в документе ЭЛА, указывающими на проблему большего масштаба, нежели чем неспособность НАСА планировать и выполнять работы.

Похоже, что НАСА действует в рамках парадигмы уловка-22*: Агентство не может двигаться вперед без признания истинного положения дел в контексте опыта, накопленного в области пилотируемых исследований космического пространства, в первую очередь наследия Аполлона, каковым бы оно ни было, а с другой стороны, оно не может раскрыть правду об Аполлонах по различным политическим причинам.

*) От англ.: "catch-22” - безвыходная ситуация, дилемма; по названию одноименного романа Дж. Хеллера – Прим. ред.

Лунное Предупреждение

Что касается наследия Аполлонов, нам известны всего лишь несколько фотографий с низким разрешением, опубликованных НАСА, как вынужденная реакция на требования общественности предоставить фотографии с мест посадки Аполлонов, поскольку нет фотографий, сделанных независимыми наблюдателями.

Далее, вместо того, чтобы пристально наблюдать за местами своих лунных экспедиций, НАСА на удивление не интересуется тем, что могло произойти с аполлоновским оборудованием, оставленным на Луне. Было бы более естественно отслеживать каждое место прилунения, например, с помощью камер высокого разрешения или одним из своих мини-роботов, аналогичных тем, которые действуют на Марсе, и регистрировать все изменения вследствие возможных ударов метеоритов, активности солнца и солнечного ветра и т. д. Наоборот, Агентство издало предупреждение, обращенное ко всем потенциально заинтересованным сторонам, не приближаться к объявленным местам посадок. [Lunar Artifacts, 2011] Наряду с решением отменить все программы возвращения на Луну, это заявление означает признание того, что дела внутри НАСА серьезно разладились.

Предупреждение НАСА объявляет, что "Границы области артефактов будут установлены так, чтобы соответственно охватить все искусственные объекты в каждом отдельном районе и запретить любую деятельность и посещение этого района для того, чтобы защитить объекты, представляющие особый интерес: посадочную ступень, лунный ровер, флаг, экспериментальное оборудование для исследования лунной поверхности и т. д.” [Lunar Artifacts, 2011, p. 8].

Этот документ широко обсуждался на сайте Google Lunar XPRIZE, предназначенном для конкурсного рассмотрения проектов беспилотных миссий на Луну с участием мини-робота, который после посадки был бы способен покрыть расстояние не менее 500 метров по лунной поверхности. По-видимому, НАСА обеспокоено, что такая миссия может послать робот слишком близко к какому-нибудь сомнительному месту посадки Аполлона и нарушить покой в усыпальнице американских достижений.

"Запретная зона радиусом 2 км устанавливается для траектории снижения и приближения вновь прибывающего аппарата...” [Lunar Artifacts, 2011, p. 10]. Таким образом, запрещается посадка ближе, чем в радиусе 2 км от аполлоновского оборудования – предполагая, конечно, что оно там действительно есть.

Документ пестрит такими выражениями, как "зона отчуждения”, "буферное расстояние”, "запрет на посещение любой части области прилунения”, "ограничение инспекции с близкого расстояния с помощью передвижных робототехнических систем” и т. д. Почему НАСА настолько озабочено, и что может обнаружиться в местах, где, как утверждается, находятся настоящие посадочные платформы Аполлонов и лунные роверы? Почему так нежелательно для НАСА, чтобы его реликвии были осмотрены независимыми наблюдателями?

Бремя Аполлона

Это статья - третья из серии, исследующей вопрос о нежелании НАСА развивать лунную базу. В первой статье были рассмотрены два важных документа НАСА: Архитектурное Исследование космических систем, вышедшее в 2005 году [Arch. Study, 2005], и так называемый Доклад Комитета Августина 2009 г. Если первый из них был преисполнен энтузиазма и созидательных идей на тему лунных баз, то второй фактически пустил под откос все эти идеи и главным образом послужил обоснованием для отмены Программы Созвездие. Первая статья также показала, как Архитектурное Исследование 2005 года в конце концов сняло запрет на критику технического обеспечения Аполлонов.

Вскоре после того, как была опубликована вторая статья , вышел в свет новый совместный доклад, во многом повторяющий её ключевые предложения [ELA, 2015]. Этот новый доклад возвращается к идее лунной базы, предлагая создать подлинно независимую Международную Лунную Администрацию (International Lunar Authority), - такую, которую НАСА никогда не признает из-за её потенциальной опасности подорвать позиции Агентства. Далее, недавнее обращение астронавта Чиао и политика Пулхэма подтверждает, что "существует множество технических, эксплуатационных и логистических причин вернуться на Луну, и это будет составной частью усилий по отправке астронавтов на Марс”. [Politics of Space, 2016] Эти два достойных внимания документа справедливо оценивают ситуацию, но оба останавливаются в шаге от того, когда остается только указать на главную проблему НАСА – бремя Аполлона.

Легенда об Аполлонах продолжает являться основным препятствием на пути дальнейшего развития в освоении космоса. Десятилетия были потеряны в силу предполагаемого превосходства НАСА в технологиях пилотируемых полетов, которое вынуждало другие агентства откладывать дублирование аналогичных исследований, полагая, что лидер уже добился успеха. Новое поколение специалистов НАСА, наконец, признало, что многие необходимые работы еще только предстоит провести.

Успехи НАСА в беспилотных космических программах бесспорны, в то время как ситуация с пилотируемым освоением космического пространства прямо противоположная. С отменой Программы Созвездие вскрылись существенные пробелы в возможностях НАСА по отправке пилотируемых миссий.

Работа, выполненная НАСА за последние 10 лет по капсуле Орион, показала, что Агентство разрабатывает совершенно новый аппарат, практически не имея предыдущего опыта.

Будет справедливым сделать вывод, что командные модули Аполлонов никогда не были способны безопасно возвращать экипажи на Землю из дальнего космоса. Одного этого факта должно быть достаточно, чтобы мы пришли к заключению, что посадки Аполлонов были сфабрикованы. Данные Ориона по радиации, полученные за пределами НОО, еще более укрепляют этот гнетущий вывод, так как заявленные аполлоновские данные по радиации не имеют ничего общего с реальностью.

За последнее десятилетие вопрос, были ли заявленные миссии Аполлонов ступенью в прогрессе человечества, получил определенно отрицательный ответ. Значительные ресурсы по-прежнему расходуются впустую на поддержку истории Аполлонов. Хотя Счетная Палата США проделывает большую работу по контролю и направлению программ НАСА, этого не достаточно из-за оков мифологии Аполлона.

Все финансовые инвестиции в этой области будут неэффективными до тех пор, пока технические и медико-биологические проблемы не начнут рассматриваться такими, какие они есть на самом деле. Только тогда решительные рекомендации президента Кеннеди 1963 года* по консолидации международных усилий для высадки на Луну будут, наконец, воплощены в реальность. Новая эра в исследовании космоса начнется только после признания, что вся история про Аполлоны является инструментом прошлого, который разработали, чтобы выиграть политическую гонку, как это предполагается в фильме "Интерстеллар”.

---------------------

* Всем знакомы слова Дж. Кеннеди, сказанные им в мае 1961 г. после полета Ю. Гагарина и повсеместно цитируемые НАСА: "Я считаю, что наша нация должна посвятить себя достижению цели отправить человека на Луну и благополучно вернуть его обратно на Землю, и сделать все это до конца десятилетия."

Здесь же имеется в виду его сравнительно мало известное выступление в ООН в сентябре 1963 г., процитированное во второй статье автора по лунной базе:

"Наконец, в той сфере, где Соединенные Штаты и Советский Союз имеют особые возможности - в освоении космоса - есть возможности для новых форм сотрудничества, для дальнейшей совместной работы в области законодательного регулирования и исследований космического пространства. Я включаю среди этих возможностей и совместную экспедицию на Луну. Космическое пространство не предполагает проблем суверенитета... Почему в связи с этим первый полет человека на Луну должен быть вопросом межнациональной конкуренции? Почему Соединенные Штаты и Советский Союз в ходе подготовки таких экспедиций должны дублировать огромный объем исследований, производства и финансовых расходов? Определенно, мы должны разобраться, почему ученые и астронавты наших двух стран - а вообще и всего мира - не смогли бы работать вместе в освоении космического пространства, и отправить однажды уже в этом десятилетии на Луну не представителей одной нации, а представителей всех наших стран."
(John F. Kennedy. Address to the UN General Assembly, 20 September 1963.
http://www.state.gov/p/io/potusunga/207201.htm; http://tinyurl.com/q7c54ma) – Прим. ред.

Источник

P.S.: ...22 ноября 1963 года в Далласе (штат Техас) в 12:30 по местному времени 35-й президент США Джон Кеннеди был смертельно ранен выстрелом из винтовки...

Джон Кеннеди со своей женой в лимузине за несколько минут до выстрелов