— Хьюстон, у нас нет проблем! Готовимся к стыковке. Прием!
Хьюстон дежурно отвечает, астронавты стыкуются и переходят на станцию, отдыхают там, а потом в посадочном модуле отправляются на лунную базу, чтобы сменить находящийся там экипаж. Через шесть месяцев сюда же, на станцию, прибудет первая экспедиция, возвращающаяся с Марса. А через десять лет к Титану, спутнику Сатурна, отправится экипаж, который назовут новыми пионерами…
Возможно, так будет выглядеть начало колонизации Солнечной системы. Однако пока это только фантазии, ведь станция Gateway на лунной орбите находится только на стадии проектирования и строительства первых модулей. Вместе с тем она является существенной частью Artemis — программы NASA по освоению Луны.
Промежуточная остановка
Концепция станции на орбите Луны начала вырисовываться в 2009 году. Тогда группа компаний и космических агентств, участвующих в работе Международной космической станции, впервые озаботилась освоением космоса после того, как МКС выработает свой ресурс. Через два года Международная координационная группа по исследованию космического пространства — добровольная организация, в которую на данный момент входят 27 космических агентств и которая ставит целью выработку долгосрочной стратегии по освоению космоса — впервые озвучила проект лунной орбитальной станции как альтернативу МКС. Развивая эту идею, NASA предложило построить сравнительно небольшое сооружение в точке Лагранжа L2 системы Земля — Луна (это точка, где силы притяжения двух тяжелых тел уравновешиваются, и третье тело пренебрежительно малой массы, не испытывая других воздействий, остается неподвижным), которое можно было бы использовать как промежуточный пункт в миссиях на Луну и Марс.
В 2017 году NASA, в очередной раз скорректировав свои планы по новой лунной программе, наконец озвучила конкретные планы по созданию Deep Space Gateway, лунной орбитальной платформы-шлюза. Вместе с партнерами американское агентство планировало построить станцию, состоящую из нескольких модулей, которую можно будет использовать в качестве промежуточной остановки для автоматических и пилотируемых путешествий за пределы лунной орбиты — в первую очередь к Марсу, а также к другим небесным телам. В 2018 году Gateway под названием Lunar Orbital Platform впервые появилась в бюджете NASA. К проекту также присоединились Канадское (займется строительством роботизированных систем, подобных манипулятору Canadarm, успешно работающему на МКС), Европейское (участвует в создании корабля «Орион»), Японское (возможно создаст некоторые модули и транспортный корабль) космические агентства. Роскосмос в 2017 году заявлял о сотрудничестве с NASA в этом проекте. Однако впоследствии возникли разногласия: Россия настаивала на равном участии с США, но стратегия NASA декларировала руководящую роль именно американского агентства в освоении Солнечной системы. Конфликт разрешить не удалось, и в 2021 году Роскосмос вышел из проекта.
Кирпичик к кирпичику
На текущем этапе Gateway представляет собой модульную станцию, которая будет вращаться вокруг Луны по почти прямолинейной гало-орбите. Гало-орбита — это периодическая орбита, проходящая возле одной из точек Лагранжа. Такую земную орбиту уже использовали для космических аппаратов, в случае Gateway ее преимущество в том, что она может использоваться и для спуска на Луну, и для старта космических аппаратов в дальний космос. Платформа-шлюз будет делать один оборот вокруг нашего спутника примерно за неделю, минимально приближаясь на три тысячи километров к его поверхности и максимально удаляясь на 70 тысяч километров.
Gateway будет создаваться по опробованной на МКС модульной технологии. Это значит, что по мере строительства к ней, как кирпичики, будут пристыковываться новые составные части, расширяя возможности станции.
Первый камень Gateway заложит NASA, отправив к Луне электродвигательный модуль (Power and Propulsion Element, PPE). Первоначально программа Artemis включала в себя миссию по изменению траектории астероида, для которой планировалось использовать модифицированный грузовой корабль. Эту миссию отменили, но работа не пропала даром: на основе аппарата Cygnus, уже успешно летающего к МКС, был спроектирован модуль для Gateway. Его оснастят ионными (работающими на ксеноне) и химическими (на гидразине) двигателями и солнечными батареями. Запуск планируется при помощи носителя SLS.
К PPE NASA пристыкует малый жилой модуль, контракт на строительство которого уже заключен с Northrop Grumman и который также спроектирован на основе корабля Cygnus. Он сможет обеспечить ресурсами экипаж из четырех человек в течение 30 дней.
На первом этапе Gateway будет состоять из этих двух модулей. Именно они обеспечат первую за 50 лет высадку на Луну в рамках миссии Atremis III (которая состоится ориентировочно в 2025 году).
В более отдаленной перспективе Gateway пополнится еще одним американским и международным жилыми модулями (последний создадут в партнерстве с европейскими и японскими разработчиками), модулем снабжения и дополнительным шлюзовым модулем.
Отрабатываем технологии
Gateway — это не просто перевалочный пункт. Как и МКС, она позволит отработать технологии, необходимые для полетов в дальний космос.
Основная опасность продолжительного пребывания в космосе — радиация. МКС находится достаточно близко к Земле, и ее защищает от солнечного ветра (потока заряженных частиц от нашей звезды) магнитное поле планеты. Но в случае сильных солнечных вспышек (которые мы не можем предсказать) экипажу все равно приходится пережидать их в лучше защищенных пристыкованных космических кораблях. Люди пока не бывали достаточно долго за пределами радиационных поясов Земли (самая продолжительная лунная миссия — «Аполлон-17» — провела возле спутника 12,5 суток), поэтому неясно, как на экипаж подействует космическая радиация.
Gateway (как и будущие марсианские экипажи) находится за пределами естественной защиты и в случае попадания в бурный поток ионизированных частиц, космонавты неизбежно заболеют лучевой болезнью. Вероятно, в случае солнечной бури обитателям платформы-шлюза придется переходить на пристыкованный «Орион» и пережидать «непогоду» там. Плюс уже в рамках миссии Artemis I тестируются противорадиационные жилеты, но об их эффективности говорить пока рано.
Вторая проблема — снабжение. Доставлять грузы на МКС и забирать с нее мусор сравнительно легко. По крайней мере, космические грузовики летают на орбиту регулярно, и экипажи станции особенно не ограничивают себя в потреблении. Однако Gateway предполагает куда большую автономность. Программа Artemis планирует полеты к ней лишь один раз в год. Это значит, что к планированию запасов воды, кислорода, еды, запчастей нужно подходить значительно более щепетильно, а в случае аварии оперативно доставить необходимое будет невозможно.
Gateway станет не только домом для космонавтов, но и полигоном для испытания технологий, которые позволят человечеству начать экспансию в Солнечной системе. Либо дадут понять, что на текущем уровне развития это пока невозможно.