Космическая стартовая система
Готовая ракета SLS с Orion для миссии Artemis I в High Bay 3 VAB.
14 декабря 1972 года во время третьего и последнего выхода на поверхность Луны в рамках миссии «Аполлон-17» астронавты Сернан и Шмитт представили значок на шасси. Слова на нем были такими: Люди завершили первую фазу исследования Луны, декабрь 1972 года нашей эры. Пусть дух мира, в котором мы пришли сюда, отразится на жизни всего человечества. После того, как мемориальная доска была открыта, Сернан заявил: «Это наша семейная реликвия, которую мы оставили здесь до тех пор, пока кто-то вроде нас, один из вас на Земле, обещание будущего, не вернется сюда, чтобы прочитать ее и продолжить работу создателей Программа Аполлон – покорение Луны. В ближайшие месяцы, спустя почти полвека, дебютирует ракета, которая позволит людям вернуться на Серебряный глобус.
Space Launch System (SLS) — американская сверхтяжелая одноразовая ракета-носитель, разрабатываемая НАСА с 2011 года. Она заменяет ракеты Ares I и Ares V, которые были отменены вместе с остальной частью программы Constellation. SLS должен стать преемником выведенного из эксплуатации космического корабля “Шаттл” в качестве основного узла в планах НАСА по исследованию космоса в третьем десятилетии 1 века и далее. С его использованием в рамках программы «Артемида» планируются пилотируемые полеты на Луну, что проложит будущее пилотируемой миссии на Марс. SLS разрабатывается в трех основных вариантах с возрастающими возможностями: Block 1, Block 2B и Block 1, каждый из них будет доступен в пилотируемом варианте с кораблем Orion и в беспилотном варианте. Ожидается, что ракеты SLS Block 1 запустят первые три миссии Artemis, следующие пять будут использовать Block 2B, а все остальные будут использовать Block 39. SLS должен стартовать со стартового комплекса LC-2016B в Космическом центре Кеннеди во Флориде. . Старт премьеры изначально был запланирован на 8 год, но переносился почти десять раз. В настоящее время самая ранняя дата начала — 23-7 апреля или 21-XNUMX мая этого года.
Космический корабль Orion со спасательной вышкой LAS, установленной на готовой ракете SLS для миссии Artemis I.
Описание
SLS — двух-с половиной-ступенчатая ракета (по другой номенклатуре — двухступенчатая со вспомогательными пусковыми ракетами), базирующаяся на элементах космического корабля «Шаттл» (STS). Первая ступень ракеты состоит из одинакового для всех вариантов центрального блока и двух вспомогательных ступеней на твердом топливе, выпускаемых в двух модификациях. Второй этап также будет доступен в двух версиях. Соответствующие сочетания ступеней будут напрямую влиять на грузоподъемность ракеты, составляющую 27, 38 и 43 т в пилотируемом варианте или 27, 42 и 46 т в грузовом варианте соответственно на лунной траектории. Ракета сможет выводить на низкую околоземную орбиту 95, 105 и 130 т соответственно с учетом массы последней ступени Высота ракеты в варианте Block 2 Cargo составит 111,25 м. Стартовая тяга составит быть 1 МН для вариантов Блок 1 и Блок 39Б, а для варианта Блок 2 – 31 МН. Взлетная масса варианта Block 1 составит 2,6 тыс. тон.
Центральный блок вместе с ракетами-носителями отвечает за вывод разгонного блока и полезной нагрузки из атмосферы и разгон их до околоорбитальной скорости. В его состав входят баки с топливом (жидкий водород) и окислителем (жидкий кислород), передняя и задняя ракетные установки, авионика и главная двигательная установка (ГДУ). МПС отвечает за снабжение четырех двигателей РС-25 топливом и окислителем, раскачивание двигателей с помощью гидроцилиндров и наддув топливных баков. Он обеспечивает примерно 25% тяги аппарата на взлете. Он имеет длину 65 метров и диаметр 8,4 метра и конструктивно и визуально похож на внешний резервуар ET (External Tank).
В каждом из первых четырех полетов будут использоваться четыре из оставшихся шестнадцати двигателей RS-25D, которые ранее использовались в миссиях космических челноков. Производитель Aerojet Rocketdyne модифицировал их, модернизировав контроллеры, увеличив пределы дроссельной заслонки и добавив теплоизоляцию из-за нагрузок, которые будет испытывать двигательная секция из-за их расположения рядом с ракетами-носителями. Последующие полеты будут переведены на вариант РС-25Э, оптимизированный для интенсивной эксплуатации, что позволит снизить стоимость двигателя более чем на 30%. Тяга каждого двигателя РС-25Д увеличена с 2188 кН в версии шаттла до 2281 кН и до 2321 кН в версии РС-25Э.
Две ракеты-носителя, обеспечивающие примерно 75% тяги корабля в течение первых двух минут полета, будут пятисегментными твердотопливными ракетными двигателями в версиях Block 1 и 1B. Они будут использовать сегменты корпуса, которые использовались в миссиях шаттлов, в качестве четырехсегментных версий. Они имеют дополнительный центроплан, новую авионику и более легкую изоляцию, но не имеют парашютной системы спасения. Такие ракеты-носители обеспечивают примерно на 25% больше суммарного импульса. Запаса сегментов корпуса, оставшихся от STS, хватит на восемь полетов ракет SLS Block 1 и 1B. В марте 2019 года была объявлена программа Booster Obsolescence and Life Extension. В рамках этой программы будут разработаны новые ракеты-носители на твердом топливе для версии Block 2, которую будет производить компания Northrop Grumman Space Systems. Это будут ракеты с композитным корпусом, которые разрабатывались для отмененной программы запуска OmegaA.
Промежуточная криогенная двигательная ступень (ICPS) будет использоваться в качестве верхней (второй) ступени для первых трех миссий Artemis. Это удлинённый 13,7-метровый вариант, сертифицированный для пилотируемых полётов, разгонного блока Delta Cryogenic Second Stage ракеты-носителя Delta IV. Он будет оснащен одним криогенным двигателем RL10. Первый ICPS будет использовать вариант RL10B-2, а второй и третий — вариант RL10C-2. Ожидается, что Блок 1 выведет на низкую околоземную орбиту 95 т, включая ICPS в составе полезной нагрузки. ICPS выведет корабль Orion миссии Artemis 1 на начальную суборбитальную траекторию 30-1806 км, чтобы обеспечить безопасный спуск Центрального блока в районе Индийского океана. Затем ICPS выполнит первый маневр для выхода на постоянную орбиту, подняв перигей, а затем выйдя на орбиту TLI (TransLunar Injection).
В других миссиях, начиная с Artemis 4, будет использоваться разведочная верхняя ступень (EUS). Сначала он завершит фазу набора высоты блоков SLS 1B и 2, а затем перезапустится, чтобы отправить свою полезную нагрузку в TLI. EUS будет иметь диаметр 8,4 м и будет оснащен четырьмя двигателями RL10C-3. Ожидается, что позднее он будет модернизирован четырьмя двигателями RL10C-X с улучшенными характеристиками. Этап первоначально назывался Верхний этап двойного назначения (DUUS), но позже был переименован в Исследовательский верхний этап, поскольку DUUS звучит вульгарно на японском языке, а Япония будет участвовать в международной программе по созданию пилотируемой орбитальной станции вокруг Луны.
Развитие и финансирование
Во время совместной презентации Сената и НАСА в сентябре 2011 года было заявлено, что прогнозируемая стоимость разработки программы SLS к 18 году составит 2017 миллиардов долларов, из них 10 миллиардов долларов на ракету SLS, 6 миллиардов долларов на космический корабль «Орион». и 2 миллиарда долларов на модернизацию стартовой площадки комплекса и других объектов в Космическом центре Кеннеди. Эти затраты и графики были признаны чрезмерно оптимистичными в независимом аудиторском отчете по оценке затрат. Внутренний документ НАСА от того же года оценивал стоимость программы к 2025 году как минимум в 41 миллиард долларов за первые четыре запуска и не включал стоимость РУС, который не должен был быть готов до 2030 года.
