Місячна база Gateway: помилка NASA або майбутнє освоєння космосу?

Рік: 2026. Бувала астронавт Ніколь Манн виводить свою команду з чотирьох через люк космічного корабля «Оріон» на невелику космічну станцію біля Місяця. Всередині пахне як в салоні нової машини. Зовні прекрасний вигляд. Над станцією висить половинка Місяця, що відображає сонячне світло — сріблясте, тиха, що світиться. Глибше в космосі проглядається друга половинка сфери. Десь далеко світяться диски зеленої Землі і Сонця. Колиска людства і його майбутнє серед зірок — все тут.

49-річна Манн з позивним «Герцогиня» починає серію перевірок зв'язку. Затримка в дві секунди віщує відповідь центру управління польотом, після чого лунають оплески і вітання. Протягом десятиліть після «Аполлона» люди залишалися затиснутими низькою навколоземною орбітою. Більше немає. Після того, як команда Манн проведе пару тижнів, приводячи до ладу новий «Шлюз» на орбіті Місяця, NASA знову зможе планувати місії в глибокий космос. Звідси люди зможуть спуститися на поверхню Місяця, і закінчити приготування до місій на Марс.

Навіщо NASA база на орбіті Місяця?

Ось такий сценарій представляють Конгрес, Білий дім і американське суспільство, розмірковуючи над місячною космічною станцією, яку NASA хоче побудувати в 2020-х роках. «Я уявляю її як космічний порт, сухий док для проходить діяльності», говорить Джейсон Крусан, старший співробітник NASA з відділу, що займається розробкою проекту Gateway.

За останні три роки Крусан та інші керівники досліджень людськими силами в NASA досить непогано відточили і уточнили план Gateway і, що ще важливіше, розробили обґрунтування для створення аванпосту поблизу Місяця. Поки їх план працює. Віце-президент США Майк Пенсе схвалив Gateway, також як і новий адміністратор NASA Джим Бриденстайн.

«Немає ніякої іншої архітектури, яку мені представляли з урахуванням поточних бюджетів, які ми маємо, що дозволяє зробити все, що ми хочемо», говорить Бриденстайн. «Тому я прийшов до висновку, що Gateway — правильний підхід».

NASA також завоювало левову частку авіакосмічних підрядників і величезних армій їхніх лобістів, запропонувавши контракти для створення шести різних конструкцій житлового модуля Gateway. Більш того, представники агентства неодноразово повторювали, що будуть запрошувати комерційні компанії на зразок SpaceX для доставки вантажу та обслуговування станції. Майже кожен має хороший шанс урвати шматочок від роботи над Gateway.

Критикам залишилося не так багато причин для розгляду — публічного, у всякому разі. Але вони залишилися і вони піднімаю резонні питання про місячному «Шлюзі». Роберт Зубрін, аерокосмічний інженер високого профілю, став головним антагоністом.

«Це новий гігантський стрибок в хиткі піски», говорив Зубрін під час недавньої зустрічі The Mars Society. «Якщо ви хочете відправити людей на Місяць чи на Марс, стали б ви витрачати гроші на створення бази на місячній орбіті на шляху? Немає».

Зубрін та інші стверджують, що Gateway існує не для того, щоб згладити шлях NASA на Місяць або Марс, а для того, щоб стати метою для дорогої ракети космічного агентства, Space Launch System, і космічного апарату «Оріон». Ці транспортні засоби, побудовані для NASA великими аерокосмічними компаніями з сотнями підрядників по всій країні, не можуть просто так взяти і відправитися на Місяць або Марс. В сукупності, вони недостатньо потужні. NASA вже десять років намагається придумати їм виправдання. Нарешті, все вперлося в концепцію Gateway.

«Давайте будемо чесні», говорить Зубрін. «Це програма, яку диктує не мета, а постачальники. Уявіть, що ви керуєте своїм бізнесом, щоб догодити вашим продавцям».

Дістатися до шлюзу

Не потрібно піднімати аннали історії космічної політики, щоб зрозуміти, чому NASA зараз підтримує розвиток місячного шлюзу, який буде коштувати мінімум 10 мільярдів доларів і максимум — набагато більше. Але трохи історії не зашкодить.

Коротенько все було так: у 2004 році Джордж Буш захотів відправити людей на Місяць і на Марс. Інженери NASA під керівництвом адміністратора Майка Гріффіна відповіли розробкою великий, дорогої системи для досягнення цієї мети, яка ніколи не фінансувалася належним чином. Коли президентом став Барак Обама, він скасував повернення людей на Місяць, тому що грошей не вистачило, а реалізація плану сильно затягнулася. Президент також скасував розробку величезною ракети і космічного апарату Гріффіна. Злякавшись втрати робочих місць та інституційного статусу NASA, Конгрес натиснув на Обаму. Хоча Місяць з планів зникла, NASA сказали побудувати велику ракету — зараз вона називається Space Launch System — і продовжити розробку космічного апарату «Оріон».

Залишилася велика проблема. Що робити з SLS та Orion? Критики заспівали, що SLS — це «ракета в нікуди», тому що NASA вона не потрібна. Звичайно, ракета і апарат можуть літати навколо Місяця, повторити місію «Аполлона-8» 1968 року, але висадитися на інший світ з гравітацією вони не можуть.

зрештою адміністрація Обами вирішила цю проблему, представивши нову мету, запропоновану синьо-стрічкової панеллю, відомої як комісія «Августина». «До 2025 року ми очікуємо, що новий космічний апарат, призначений для тривалих поїздок, дозволить нам здійснити перші в історії пілотовані місії за межі Місяця в глибокий космос», говорив Обама в 2010 році. «Вперше в історії ми відправимо астронавтів на астероїд».

Спочатку ідея здалася гарною. Астероїд запропонував новий пункт призначення і також вирішував питання зневеликий гравітацією. NASA могло б відправитися туди, не потребуючи дорогих апаратах для спуску і підйому, які не могли собі дозволити через роздутих витрат на SLS та Orion (більше 3 мільярдів доларів у рік).

На жаль, після кількох років пошуку вчені не змогли знайти підходящий астероїд, який підійшов би досить близько до Землі, щоб астронавти могли оперативно до нього добратися, тому що апарат «Оріон» дозволяє команді провести всього 21 день в глибокому космосі. NASA прийшов до висновку, що у нього обмежений бюджет і не вистачає інструментів для відправки людей до астероїда до 2025 року — так і взагалі до якого-небудь року.

Таким чином, у середині цього десятиліття розумні інженери агентства розробили план, який буде одночасно і реалізуємо, і технічно відповідати меті президента відвідати астероїд до 2025 року. Елегантна на вигляд місія була трохи з підступом. В рамках Asteroid Redirect Mission агентство має відправити роботизований апарат з Сонячної системи, щоб він захопив камінчик розміром з джип на поверхні астероїда і приволік його в околиці Місяця. І в 2025 році його відвідали б астронавти за допомогою «Оріона». Було очевидно, що місія буде скасована, ще до того, як Обама залишив Білий дім.

І ось, три роки тому, коли NASA витратила вже майже 20 мільярдів доларів на розробку SLS та Orion, агентству знову знадобилося щось зробити з цими апаратами.

З часом інженери з Космічного центру ім. Джонсона, заручившись підтримкою інших центрів, розробили місячний «Шлюз» (Gateway). Чому б і ні? NASA вже знає, як проектувати і будує космічну станцію — в кінці кінців, Міжнародна космічна станція ще працює. Новий форпост можна було б розмістити досить далеко від гравітації Місяця, щоб SLS та Orion можна було використовувати для побудови Gateway, і коли шлюз добудують, NASA гарантує щорічні пуски SLS для доставки екіпажів туди на 30 - і 60-денні місії.

Gateway політичні та технічні проблеми NASA. Тому, коли місія на астероїд померла передчасно, Gateway був даний хід. Цей план забезпечив легіон підрядників NASA роботою, і елементи Gateway можна робити так, що їх зможе доставляти тільки SLS, а не більш дешеві і малопотужні ракети.

Аргументи «за»

Невдовзі так і сталося. NASA почало проводити академічні зустрічі з вченими, які могли б внести свій внесок у створення стабільної платформи на місячній орбіті. Вони працювали з льотними диспетчерами та експертами по продуктивності людей, щоб зрозуміти, як можна було б тестувати системи на Gateway і краще зрозуміти ефекти, які надає на здоров'я глибокий космос, і як побудувати більш міцні системи, які збережуть астронавтам життя під час тривалих поїздок на Марс. Агентство також привернуло міжнародних та комерційних партнерів для допомоги з посадочними модулями, які могли б подорожувати з Gateway прямо на Місяць.

На початку серпня ресурс Ars запитав у Бриденстайна про зміну ставлення до Gateway. Як конгресмен, він зберіг скептицизм по відношенню до Gateway. Місячний лід і астероїди з ресурсами, які він хотів розробляти, як не крути, не перебували в кількох тисячах кілометрів від Місяця. Але Бриденстайн сказав, що коли він зрозумів усе, що місячний форпост міг би зробити для дослідження космосу, він змінив свою думку. «Я ніколи не дотримувався однієї думки. Час, проведений в NASA, змінило мої погляди».

З-за обмеженої можливості маневрування «Оріона», вимірюваної формально дельта-v, NASA планує розмістити Gateway на так званій майже прямолінійної гало орбіті. Ця еліптична орбіта поміщає Gateway в межах 1500 кілометрів від місячної поверхні, але також веде на 70 000 кілометрів. І навпаки, низька місячна орбіта знаходиться в 100 кілометрах від поверхні Місяця.

Бриденстайн, який рішуче підтримує приватні компанії, які бажають працювати з NASA, знижувати вартість космічних польотів і розробляти багаторазові системи, заявив, що Gateway забезпечить найважливішу інфраструктуру біля Місяця для комерційних партнерів.

«Це не найкращий варіант для досягнення поверхні Місяця, але він хоча б дозволяє нам залишатися на цій орбіті протягом дуже тривалого періоду при мінімальних рухових здібностях», говорить він. «Ми хочемо, щоб більше людей отримали доступ до місячної поверхні і щоб більше людей отримали доступ до місячній орбіті, ніж коли-небудь раніше».

Обмежуючи розмір Gateway, NASA намагається не побудувати другу Міжнародну космічну станцію, величезну за розміром, обсягом і вартістю. Цей об'єкт, який знаходиться в крокової доступності на низькій навколоземній орбіті, обійшовся NASA і його міжнародним партнерам в 100 мільярдів доларів і більш ніж десятиліття будівництва у космосі.

NASA планує, щоб вихідний Gateway послужив шаблоном для другої схожої структури, яка могла б служити в якості транспорту в глибокому космосі і, в кінцевому підсумку, доставляти людей на Марс. Перший Gateway, виходить, послужить випробувальним стендом для технологій, необхідних для досягнення Марса. Сьогодні, наприклад, деякі компоненти систем життєзабезпечення працюють приблизно шість місяців до відмови. NASA хотілося б довести цю технологію до 30-місячного циклу безвідмовної роботи для транспорту в глибокому космосі.

Нарешті, Бриденстайн стверджував, що Gateway, а не серія місій на місячну поверхню назавжди визначить вплив NASA за межами навколоземної орбіти.

«Менше за все ми хочемо відвідати поверхнюМісяця, довести, що ми можемо це зробити, і на цьому закінчити», говорив він. «Ми хочемо залишитися там. І я був переконаний, що Gateway дозволить нам використовувати переваги комерційних та міжнародних партнерів, що ми залишимося там і вивчимо більше частин Місяця, ніж коли-небудь, а потім рушимо на Марс».

Застрягли з Місяцем

Боб Зубрін не хоче нічого, крім як дістатися до Марса. Він пропонував різні варіанти космічної архітектури, яка дозволила б NASA за допомогою комерційних компаній відправляти людей прямо на Марс. Але Зубрін схилився перед бажанням Білого дому, Конгресу, і тепер NASA зосередить свої зусилля на тому, щоб спочатку відвідати Місяць.

«Програмі людських польотів NASA потрібна мета, і цій меті має бути Марс», говорить він. «Але якщо вони поки не готові до такого змагання, можу тільки поспівчувати». Можливо, нарікає він, NASA потрібно знову знайти упевненість, що у нього була в 1960-ті роки, у славні дні «Аполлона».

При цьому Зубрін та інші критики бачать в Gateway апендикс, тупикову гілку розвитку, в яку увійдуть десятки мільярдів доларів фінансування і десятиліття розробки, які могли б в іншому випадку бути присвячені відвідування іншого світу. Хоча NASA дійсно може забезпечити себе твердою стійкою в глибокому космосі, кому це місце буде потрібно, якщо воно не наблизить NASA до тривалого перебування на Місяці або Марсі?

«Це накладає на програму відповідальність, ми просто застрягнемо в ній», говорить він. «Це все буде обходитися в багато мільярдів в рік. Ми бачимо, як NASA чекає, коли Міжнародна космічна станція закінчить своє існування із-за бюджетних вимог. І ось вони пропонують побудувати ще одну таку?».

Зубрін запропонував альтернативу Білого дому, яку назвав Moon Direct («Місячне напрям»). У ній він підкреслив максимальний доступ до поверхні Місяця, мінімум розробок і повторюваних витрат, мінімальний графік і мінімальний ризик. Ні, він не дав відповіді (хоча він думає, що дав), але суть пропозиції така, що є багато хороших способів повернутися на Місяць, якщо застосувати існуючі здебільшого технології.

Підхід Gateway, каже він, не спрощує шлях NASA до Місяця. На думку Зубрина, він задовольняє бажання Конгресу та агентства підтримувати нинішніх годувальників (підрядчиків) і знаходить застосування ракеті SLS і апарату Orion.

«Реальна проблема Gateway на місячній орбіті полягає не в тому, що проект потрібен і що обійдеться в круглу суму, і навіть не в тому, що він висмокче багато грошей за десятиліття, забере їх у проектів, якими дійсно варто займатися», говорить він. «Реальна проблема — це спосіб мислення, що в ньому втілений. Замість того, щоб витрачати гроші на справу, ми шукаємо справи, на які будемо витрачаємо гроші».

Кабінка поборів

Є також думка, що Gateway насправді істотно ускладнює повернення на Місяць або політ на Марс.

Дельта-v визначає, що можна зробити в космічному польоті, а що ні. Щоб досягти низької навколоземної орбіти, перша ступінь ракети спалює паливо і витрачає на це велику частину енергії. Потім вже друга менша, а іноді навіть найменша третій ступінь ракети штовхає вантаж за межі низької навколоземної орбіти до місця призначення в глибокому космосі.

Оскільки верхні щаблі менше і менше потужні, а двигуни на космічних апаратах ще слабше і немощнее, вкрай важливо мінімізувати кількість маневрів, необхідних для досягнення мети.

Щоб дістатися від низької навколоземної орбіти до поверхні Місяця, необхідна дельта-v буде 6,1 км/с (потрібно 4,1 до/з, щоб дістатися від низької навколоземної до низької навколомісячній орбіті і ще 2,0, щоб звідти дістатися до поверхні). І навпаки, щоб дістатися з НГО до можливої гало-орбіти Gateway — і потім на місячну поверхню — потрібна дельта-v 6,85 км/с.

Іншими словами, космічний апарат може покинути НГО, досягти поверхні Місяця і повернутися на Землю при загальному значенні дельти-v 9,1 км/с. Щоб здійснити подібну місію з Gateway, потрібно дельта-v в 10,65 км/с (на 17% вище). З цієї причини Зубрін називає місячний Gateway «кабінкою поборів» (наприклад, при оплаті стоянки або проїзду по платній дорозі). Вона істотно збільшує витрату енергії, необхідної для досягнення Місяця (або Марса, якщо шлях на нього буде пролягати через цей шлюз).

В такому випадку NASA не просто буде платити за пропуск на Gateway, висловлюючись фігурально, агентство ще й заплатить за сам контрольно-пропускний пункт. Замість того, щоб витратити наступне десятиліття на прямі політ на Місяць, NASA спершу побудує станцію біля Місяця, щоб ускладнити собі спуск на Місяць (якщо дивитися з точки зору енергетичних витрат).

В аерокосмічному суспільстві є кілька видатних людей, які виступають на публіці з подібними побоюваннями на тему Gateway. На зустрічі Національної ради з космосу цього літа за участю віце-президент США Майка Пенси, колишній астронавт Террі Виртс також згадав ці сумніви. Він також висловив надію, що якщо Gateway і справді буде побудований, то йому знайдеться більш корисне застосування.

На поточний момент головна мета Gateway — це обманом забезпечити SLS та Orion місією, а не розробити технології, необхідні NASA для освоєння Місяця і Марса.

Виртс також вважає, що Gateway може виявитися корисним, якщо він буде перебувати на орбіті між Землею і Місяцем, так само як майбутній космічний транспорт перевозитиме людей з Землі на Марс і назад. Такий підхід дозволить перевірити важливі концепції,наприклад високошвидкісні зустрічі та операції з транспортом, які NASA будуть потрібні в глибокому космосі.

За лаштунками деякі члени Конгресу турбуються про те, що Gateway відкладе місію людей на Марс на невизначений термін. Крім того, деякі старші радники з космосу в адміністрації Трампа також висловлюють сумніви щодо Gateway. Незрозуміло, чи був сам Трамп повністю обізнаний, що NASA не наблизиться до поверхні Місяця під час його президентства. І оскільки Gateway підтримує дуже багато людей, на поточний момент лише оперативне втручання президента зможе зупинити розробку.

Тиск наростає

NASA наполягає на концепції Gateway з відчуттям невідкладності. На цьому тижні лідери агентства підтвердили, що планують запустити перший елемент форпосту в 2022 році, який буде забезпечувати енергію і тягу. Наступний запуск принесе два компоненти: упакований ESPRIT, модуль міжнародного партнера з науковим шлюзом, сховищем палива і дозаправщиком, додатковими можливостями зв'язку та зовнішніми засобами для розміщення цінного вантажу; а разом з тим модуль утилізації, який буде включати невеликий стикувальний порт, зовнішні роботизовані інтерфейси і розхідники.

Ці компоненти в поєднанні з можливостями життєзабезпечення «Оріона» зможуть підтримувати екіпаж протягом 15 днів на Gateway. І ці компоненти можна відправити вже в 2023 році, хоча NASA, схоже, навряд чи підготує ракету до цього часу.

Такий політ зажадає більш потужної версії ракети SLS, оснащеної досконалої нової верхньою сходинкою, яка дозволить досягти гало орбіти «Ориону» і новим компонентам Gateway. Здається малоймовірним, що такий варіант SLS буде готовий до 2024 або навіть 2025 році.

«Ми дуже агресивно просуваємося в розробці та розгортання Gateway», говорилося в кінці серпня на зборах Консультативної ради NASA. «Тобто, у нас по графіку дуже швидкий розвиток. Не думаю, що ми повинні це міняти. Думаю, нам потрібно ставити агресивні цілі і підганяти до них процеси».

Такого роду заяви говорять про те, що хоча NASA намагається вкладатися у визначені строки, якщо щось піде не так, навряд чи вони будуть витримані. А в програмах таких розмірів що завгодно може піти не так. Здається малоймовірним, що Gateway у своїй нинішній конфігурації, з великим житловим модулем і окремим шлюзом, буде завершено до 2030 року.

Чи буде? Розкажіть в нашому