NASA випробує перші космічні «заправки» для польотів до Місяця та Марса

В кінці цього року американське аерокосмічне агентство NASA планує провести випробування технологій зберігання та транспортування надохолодженого кріогенного пального в космосі. Це необхідно для майбутніх пілотованих місій на Місяць і Марс.

Рендер модуля LOXSAT у космосі. Джерело зображення: Eta Space

Для цих цілей NASA планує вивести на навколоземну орбіту демонстраційний апарат Liquid Oxygen Flight (LOXSAT). За допомогою цього модуля космічне агентство хоче протестувати можливості управління рідинами, які знадобляться для зберігання кріогенного пального в умовах мікрогравітації, що пов'язано з додатковими труднощами в порівнянні з іншими видами пального. У заяві NASA йдеться, що в майбутньому такі апарати можуть стати «своєрідними космічними заправками, які забезпечать можливість тривалих космічних досліджень».

За даними NASA, апарат LOXSAT планується вивести на навколоземну орбіту цього літа на борту супутникового модуля Photon компанії Rocket Lab. Запуск відбудеться з космодрому компанії в Новій Зеландії приблизно в середині липня (поки в планах — 17 липня) за допомогою ракети-носія Electron. Місія розрахована на дев'ять місяців. У ході неї будуть проведені випробування та збір даних про 11 різних компонентах системи управління кріогенними рідинами. Ці дані допоможуть вдосконалити технології для їх подальшого масштабування.

Кріогенне паливо необхідно зберігати при строго контрольованій температурі, щоб воно не випаровувалося ні на Землі, ні в космосі. Ті ж температурні умови, через які ці рідини складно зберігати, ускладнюють і їх транспортування. Проект LOXSAT реалізується в співпраці з компанією Eta Space з Рокледжа, штат Флорида, США. NASA сподівається, що ця технологія допоможе в перспективі створити на орбіті паливосховища для космічних апаратів, призначених для довгострокових місій у дальній космос. Це ключовий фактор для досягнення цілей NASA щодо повернення на Місяць у рамках програми Artemis, а також частина більш фундаментального проекту з розробки системи управління кріогенними рідинами, в якому беруть участь науковці та інженери з Центру космічних польотів імені Джорджа Маршалла, Дослідницького центру Гленна та Космічного центру Кеннеді.

Компанія Eta Space була обрана в рамках ініціативи NASA Tipping Point. У її рамках агентство доручило 14 компаніям розробку різних технологій для досягнення цілей програми Artemis щодо забезпечення стабільної роботи на поверхні Місяця до 2030 року. Можливість управління кріогенним паливом у космосі — найважливіша частина всієї архітектури.

Передбачається, що обидва місячні посадкові модулі місій Artemis, розроблені в рамках програми NASA Human Landing System, будуть використовувати кріогенне паливо і вимагатим дозаправки на орбіті. Це необхідно для виконання місії з висадки астронавтів на поверхню Місяця, а потім їх повернення назад на місячну орбіту. Обидва модулі використовують рідкий кисень як окислювач для своїх паливних сумішей. Корабель Starship від SpaceX працює на суміші рідкого кисню та рідкого метану (металокс). Інший модуль, Blue Moon від компанії Blue Origin, працює на рідкому кисні та рідкому водні (гідролокс). Обидва види пального потребують постійного кріогенного охолодження для підтримання рідкого стану. Поки жоден з цих модулів, як і жоден інший космічний апарат на сьогодні, не продемонстрував, як буде забезпечуватися довгострокове зберігання цих надохолоджених видів пального, а також як буде здійснюватися дозаправка з одного апарата на інший. Таким чином, LOXSAT може стати першим апаратом такого роду.

Модуль LOXSAT всередині виробничого комплексу зборки космічних апаратів компанії Rocket Lab у Лонг-Біч, Каліфорнія. Джерело зображення: Rocket Lab

Компанії SpaceX і Blue Origin продовжують випробування своїх місячних посадкових модулів. Starship від SpaceX готується до дванадцятого випробувального польоту, запланованого на 20 травня, а модуль Blue Moon Mark 1 (MK1) від Blue Origin проходить заключний етап випробувань на об'єктах компанії неподалік Космічного центру Кеннеді у Флориді.

Результати 12-го випробувального польоту Starship матимуть суттєвий вплив на подальший розвиток цього космічного корабля до кінця року. Це буде перший запуск нової версії ракети Starship V3. Успішне випробування під час першого запуску може означати, що в подальшому частота випробувальних польотів збільшиться — з моменту останнього запуску Starship минуло сім місяців. Але невдача може ще більше сповільнити розробку Starship і, в свою чергу, відсунути терміни реалізації програми NASA Artemis.

Модуль Blue Moon MK1 від Blue Origin готується до запуску, але ракета New Glenn для його доставки на орбіту в даний час не використовується через аварію другої ступені під час останнього запуску, в результаті якої корисна навантаження не була виведена на орбіту. MK1 — вантажна версія пілотованого посадкового модуля, який компанія Blue Origin планує використовувати для місій Artemis. В кінці цього року планується провести демонстраційну (непілотовану) посадку модуля на Місяць. Однак цього не відбудеться, поки Федеральне управління цивільної авіації не завершить розслідування попередньої аварії New Glenn.

NASA планує провести місію Artemis-3 в кінці 2027 року. У рамках цієї місії чотири астронавти вирушать на низьку навколоземну орбіту, щоб відпрацювати маневри зближення та стикування космічного корабля Orion з одним або обома місячними посадковими модулями програми. NASA заявило, що запуск буде проводитися з будь-яким з модулів, який буде готовий до моменту запланованого початку місії, навіть якщо це означатиме, що один з модулів залишиться на Землі.

До того часу LOXSAT завершить власні орбітальні випробування. Якщо все піде за планом, апарат надасть науковцям і інженерам корисні дані, які можуть допомогти SpaceX і Blue Origin у розробці систем управління кріогенним паливом в умовах мікрогравітації і в кінцевому підсумку призвести до створення орбітальних заправних станцій, які знадобляться не тільки для підтримки місій Artemis, але й для інших експедицій до Місяця, Марсу та інших віддалених куточків космосу.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки