База прямо на спутнике, дома на колёсах и новые скафандры: NASA и его планы закрепиться на Луне
Когда и как агентство рассчитывает вернуть человека на Луну.
В начале 2028 года NASA планирует вернуть людей на Луну в рамках миссии Artemis IV. Цель программы — закрепиться на спутнике Земли, построить инфраструктуру и отработать технологии для будущих полётов на Марс.
Разведка и поиск места для посадки
Подготовка к высадке людей началась с отправки автоматических станций и луноходов. Главная цель NASA — Южный полюс Луны.
По данным орбитальных аппаратов, в постоянно затенённых кратерах на полюсе находятся залежи водяного льда. Вода важна для долгосрочных миссий: из неё можно получать кислород для дыхания и водород для ракетного топлива.
Для детальной разведки NASA развивает программу коммерческой доставки грузов: заказывает доставку научного оборудования у частных компаний и не вмешивается в разработку самих посадочных модулей.
- В феврале 2024 года Intuitive Machines посадила у Южного полюса модуль Odysseus. Он упал на бок, но передал данные о состоянии поверхности и радиационном фоне.
- На орбите Луны с 2009 года работает аппарат LRO, который создаёт 3D-карты поверхности. На основе его снимков инженеры NASA отобрали девять потенциальных зон для посадки Artemis IV. Выбор конкретной точки будет зависеть от даты старта и условий освещённости.
Доставка космонавтов
Основной транспортной системой для доставки экипажа с Земли на лунную орбиту выступает связка из сверхтяжёлой ракеты Space Launch System (SLS) и космического корабля Orion.
- SLS самая мощная из эксплуатируемых NASA ракет. Базовая версия ракеты способна выводить на орбиту Луны до 27 т груза.
- Orion разработан компанией Lockheed Martin при участии Европейского космического агентства (ESA), которое создало сервисный модуль — он отвечает за двигатели, электричество и терморегуляцию. Корабль рассчитан на экипаж до четырёх человек и автономный полёт длительностью до 21 дня.
Посадка на поверхность
Высадку на поверхность NASA делегировало частному сектору через программу Human Landing System (HLS). Первым подрядчиком стала SpaceX с кораблём Starship HLS.
Посадочный модуль должен стартовать отдельно, дозаправиться на околоземной орбите (для этого SpaceX совершит серию запусков кораблей-танкеров, которые перекачают криогенное топливо в специальное орбитальное хранилище) и отправиться к Луне.
На окололунной орбите Starship стыкуется с прибывшим Orion. Экипаж переходит в лунный модуль для спуска на поверхность, а Orion остаётся на орбите дожидаться их возвращения.
После завершения высадки Starship поднимет астронавтов обратно на орбиту, экипаж со всеми собранными образцами перейдёт обратно в Orion и отправится к Земле. Пустой модуль Starship будет выведут на безопасное расстояние, чтобы не мешать будущим лунным миссиям.
Альтернативным посадочным модулем для будущих миссий выбран аппарат Blue Moon от компании Blue Origin. Контракт обязывает её сначала провести тестовую беспилотную посадку на Луну, а затем доставить астронавтов в рамках миссии Artemis V (изначально запланированной на 2029 год).
По масштабу авария сопоставима со взрывом советской ракеты сверхтяжёлого класса Н-1 в 1969 году.
Для работы на поверхности астронавты будут использовать новые скафандры AxEMU, разработанные Axiom Space. Они, в отличие от снаряжения времён «Аполлона», позволяют свободно наклоняться, приседать и ходить по неровному рельефу благодаря шарнирным соединениям. Скафандры также оснащены HD-камерами и фонарями для работы в затенённых кратерах.
Строительство Artemis Base Camp
В конце 2020-х и начале 2030-х агентство планирует провести миссии Artemis IV и V. Во время этих экспедиций астронавты должны будут провести в районе Южного полюса от одной до двух недель и жить прямо внутри посадочных модулей. После этого агентство перейдёт к строительству инфраструктуры для постоянного пребывания людей.
Изначально NASA рассчитывало создать окололунную орбитальную станцию Gateway — как космический перевалочный пункт, который выполняет функции узла связи, научного модуля, а также порта для пересадки экипажа из корабля Orion в посадочный модуль. Однако весной 2026 года оно решило пересмотреть программу.
Теперь деньги перенаправили на строительство базы на полюсе и там же постараются переиспользовать уже разработанные оборудование и технологии.
Главный элемент в одном из концептов будущего лагеря — базовый жилой модуль (Foundation Surface Habitat, FSH), где смогут проживать до четырёх астронавтов на протяжении 30-60 дней.
Он представляет собой трёхэтажное сооружение. Первый этаж должен разместиться на металлическом модуле диаметром 4 м, а верхние два — внутри надувного купола диаметром 6,5 м.
Для входа внутрь астронавтам придётся подниматься по лестнице на небольшое внешнее «крыльцо», оборудованное специальной лебёдкой для подъёма цилиндрических контейнеров с поверхности к шлюзу — с едой, приборами, сменными фильтрами. Подъёмник нужен, чтобы облегчить работу экипажу, а прямая стыковка грузов к шлюзу защищает внутренние помещения от попадания абразивной лунной пыли.
На первом этаже установят системы переработки углекислого газа в кислород и инженерный верстак для ремонта оборудования. В центре разместится геологическая лаборатория с герметичным перчаточным боксом для осмотра и разделки образцов лунных пород.
На втором оборудуют зону здоровья и гигиены. Там установят две кабинки с туалетом и душем, а также системы переработки воды и мочи. Для поддержания мышечной массы в условиях пониженной гравитации будет размещён и тренажер, а ещё там же расположится биолаборатория для изучения реакций живых организмов на лунную среду.
Самый верхний этаж задуман как основное жилое пространство. На нём разместятся две каюты для сна и связи с близкими, а ещё медотсек, который позволит проводить базовые хирургические операции (экстренная эвакуация на Землю может занять до 15 дней).
На этом же уровне предполагаются лаборатории для управления радиотелескопами и исследований человеческого организма, а также общий камбуз с обеденным столом.
Для передвижения по Луне агентство планирует использовать два типа роверов:
- Открытый негерметичный электромобиль Lunar Terrain Vehicle для перемещения на расстояния до 20 км. В мае 2026 года контракты на создание первой партии роверов получили две компании: Lunar Outpost и Venturi Astrolab. Ровер должен работать как в ручном, так и в беспилотном режимах.
- Полноценный дом на колёсах, в котором астронавты смогут жить и работать до двух недель без скафандров. За разработку отвечает Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) соовместно с Toyota.
3D-печать и ресурсы
Доставлять строительные материалы с Земли слишком дорого. В 2022 году NASA заключило контракт на $57 млн с техасской компанией Icon для адаптации их строительных 3D-принтеров под условия космоса. Она разрабатывает Olympus — технологию печати стен, посадочных площадок и дорог из лунного реголита (местной пыли и щебня).
Параллельно разрабатываются технологии ISRU (In-Situ Resource Utilization) для использования местных ресурсов. Инженеры проектируют установки для бурения льда, его растопки и электролиза. Полученный кислород и водород пойдут в системы жизнеобеспечения базы и на дозаправку посадочных модулей.
Энергетика
Обычно космические аппараты получают энергию от солнечных панелей, но на поверхности Луны ночь длится 14 земных суток, а на дно полярных кратеров, где могут храниться запасы водяного льда, свет не попадает. Поэтому в качестве независимого от погоды и освещения источника энергии NASA совместно с Министерством энергетики США разрабатывает проект компактных реакторов деления Fission Surface Power (FSP).
Они спроектированы под ограничения по весу и размеру (чтобы поместиться в ракету), но при этом должны выдавать 40 кВт электроэнергии. Этого хватило бы примерно для 30 наземных домохозяйств. По задумке, система сможет непрерывно работать без обслуживания, вмешательства человека и дозаправки как минимум десять лет.
По заявлению Lockheed Martin, одного из подрядчиков программы, NASA завершило базовое проектирование и профинансировало сборку испытательных стендов для отработки систем реактора. Ожидается, что первый реактор отправится на Луну к 2030 году.