Первый шаг к Марсу

На этом аппарате в 2020-х годах НАСА собирается отправить к Марсу первых астронавтов. Orion — первый космический корабль, который покинет пределы низкой околоземной орбиты за последние 40 лет.

Старт произведен 5 декабря 2014 года на мысе Канаверал во Флориде. В НАСА придают большое значение этому событию и называют его историческим. На орбиту многоразовый аппарат выведет ракета-носитель тяжелого класса Delta IV, созданная компанией ULA (United Launch Alliance) исключительно из компонентов, разработанных и произведенных в США. В отличие от Atlas V, на ней нет российских двигателей РД-180.

Первоначально старт корабля был намечен на 07:05 4 декабря 2014 года по времени Восточного побережья США (15:05 московского времени), однако не раз переносился в течение стартового окна, закрывающегося в 09:44 (17:44 по московскому времени). Среди причин переноса НАСА называло судно, проплывавшее рядом со стартовой площадкой, высокую скорость ветра (в два раза превышающую максимально допустимую для запуска), превышение температуры в двигателях центральной ступени ракеты-носителя (потом оказалось, что с агрегатами все в порядке) и проблемы с топливным клапаном.

Корабль удалится от Земли на расстояние 5,8 тысячи километров и пересечет радиационный пояс (пояс Ван Аллена в англоязычной терминологии) Земли. Последний раз космический корабль совершал подобное путешествие в заключительной миссии программы Apollo в 1972 году.

Сам корабль спроектировал и построил американский аэрокосмический (и оборонный) гигант Lockheed Martin. Организация первого тестового полета обошлась США в 370 миллионов долларов. Orion состоит из двух модулей: командного и сервисного. Если первый модуль корабля целиком спроектирован американской стороной, то разработка второго проходила при участии ЕКА (Европейского космического агентства).

Европейцы предоставили американской стороне космический грузовик ATV (Automated Transfer Vehicle), подвергшийся существенной модернизации: на него были установлены новые двигатели, система орбитального маневрирования, солнечные батареи повышенной эффективности.

Ранее ATV доставлял на Международную космическую станцию (МКС) грузы. Всего с марта 2008 года по июль 2014 года корабли этой серии совершили пять полетов к МКС. В настоящее время основными грузовиками для орбитальной станции являются российские «Прогрессы», а также частные американские аппараты Dragon компании SpaceX и Cygnus компании Orbital Sciences Corporation. Последнему в октябре 2014 года не удалось отправиться в космос из-за взрыва ракеты-носителя Antares.

По дизайну Orion напоминает аппараты Mercury и Apollo, используемые США до 1970-х годов. Однако новый корабль крупнее и мощнее своих предшественников. Общая масса Orion превышает 20 тонн, высота грузового модуля конусообразной формы — более трех метров, диаметр основания — около пяти метров. Orion способен брать на борт до шести астронавтов, объем его жилого пространства сравним с небольшой комнатой — примерно девять кубических метров.

Основная цель полета — тестирование систем корабля в экстремальных условиях. Примерно через 20 минут после старта ракеты-носителя Delta IV беспилотный корабль Orion выйдет на низкую околоземную орбиту и совершит один оборот вокруг Земли. Примерно через полтора часа аппарат окажется уже на высокой орбите — примерно 5,8 тысячи километров до Земли, что более чем в 14 раз выше, чем орбита МКС. Еще через два часа Orion начнет возвращение на Землю.

Во время околоземного полета корабль попадет в пределы радиационного пояса Земли. Эта область магнитосферы планеты удерживает высокоэнергетические космические частицы (главным образом протоны и электроны), не давая им попасть на Землю. Такая радиация опасна для человека. Американские корабли в рамках лунной программы Apollo несколько раз пересекали пояс Ван Аллена.

Излучение не повредило астронавтам, поскольку космические аппараты достаточно быстро пролетали через пояс и продолжали свой путь в пространстве с относительно невысоким уровнем радиации. Кроме того, конструкция стенок модуля корабля, внутри которого находились астронавты, предусматривала специальную защиту от космических лучей.

Orion несет на борту датчики, измеряющие параметры радиации: заряд, энергию и направление движения частиц. Кроме того, датчики способны регистрировать и высокоэнергетические нейтральные частицы, такие как, например, нейтроны и фотоны. Показания этих устройств специалисты НАСА сравнят с телеметрией корабля и таким образом смогут проследить изменение радиации на всем пути следования аппарата.

В плотные слои атмосферы Orion, как ожидается, войдет со скоростью 32 тысячи километров в час. Капсула при этом разогреется до 2,2 тысячи градусов Цельсия. Для защиты от температурных перегрузок инженеры оснастили аппарат «тепловым экраном», который изготовлен из специального материала и закрывает собой капсулу. При движении в атмосфере Земли экран примет на себя основную тепловую нагрузку. Тестирование тепловой защиты — одна из задач первого полета Orion.

После 4,5 часов космического путешествия Orion должен приводниться в Тихом океане. В этом ему помогут 11 парашютов, которые примерно в тысячу раз уменьшат скорость корабля. Проверка системы торможения — также важная часть программы полета.

Примерно через час после приводнения специалисты НАСА и американские военные приступят к транспортировке капсулы Orion на десантный корабль. Согласно планам НАСА, в Космический центр Кеннеди на мысе Канаверал аппарат должен прибыть до 25 декабря 2014 года.

Следующие испытания запланированы на 2017 год. Предполагается, что на орбиту корабль выведет уже другой носитель — SLS (Space Launch System), разрабатываемый компанией Boeing. Эта сверхтяжелая ракета предназначена для марсианской программы: в 2030-х годах НАСА собирается c помощью Orion отправить своих астронавтов уже к Марсу.

Андрей Борисов