Starship HLS [a] — это лунный вариант космического корабля Starship , предназначенный для доставки астронавтов с лунной орбиты на поверхность Луны и обратно. Он проектируется и строится компанией SpaceX в рамках контракта на систему высадки человека с НАСА в качестве важнейшего элемента программы НАСА « Артемида» по высадке экипажа на Луну.
План миссии предусматривает, что ракета-носитель Starship выведет Starship HLS на околоземную орбиту , где он будет дозаправлен несколькими космическими кораблями-заправщиками Starship, прежде чем выйти на лунную , почти прямолинейную гало орбиту (NRHO). Там он встретится с пилотируемым космическим кораблем «Орион» , который будет запущен с Земли с помощью ракеты-носителя НАСА « Система космического запуска» (SLS). Экипаж из двух астронавтов перейдет с Ориона на HLS, который затем спустится на поверхность Луны на срок около 7 дней, включая как минимум пять выходов в открытый космос . Затем он вернет экипаж на Орион в NRHO.
На третьем этапе процесса закупок HLS НАСА заключило с SpaceX контракт в апреле 2021 года на разработку, производство и демонстрацию Starship HLS. На 2025 год запланирован беспилотный испытательный полет, чтобы продемонстрировать успешную посадку на Луну. Ожидается, что после этого испытания не ранее сентября 2026 года в рамках миссии «Артемида-3» состоится полет с экипажем. [2] Позже НАСА заключило контракт на модернизированную версию Starship HLS для использования в миссии «Артемида-4» . [3]
Starship HLS — это вариант космического корабля Starship компании SpaceX , оптимизированный для работы на Луне и вокруг Луны. [4] В отличие от стандартного космического корабля Starship, Starship HLS никогда не войдет повторно в атмосферу, поэтому у него нет теплового экрана или поверхностей управления полетом . [4] Это уменьшает его массу, [4] а также количество запусков танкеров Starship, необходимых для дозаправки. [4] В отличие от более ранних проектов HLS, в которых предлагалось несколько ступеней, весь космический корабль функционирует как ступень подъема и спуска. Как и другие варианты Starship, Starship HLS имеет шесть двигателей Raptor, установленных в хвостовой части, которые используются во время запуска, а также большей части приземления и подъема. [4] Находясь в пределах 100 метров от лунной поверхности, вариант будет использовать двигатели RCS с высокой тягой , расположенные посередине тела, чтобы избежать столкновения шлейфа с лунным реголитом , [5] хотя эти двигатели могут и не понадобиться. [6] Двигатели сжигают газообразный кислород и метан вместо жидкого кислорода и метана, используемых «Рапторами». [5] [7] : 50:30 Электроэнергия подается с помощью группы солнечных батарей по окружности автомобиля. [8] [9] HLS способен находиться на лунной орбите в течение 100 дней. [8]
По данным НАСА, минимизация изменений в конфигурации транспортных средств и максимально распространенное проектирование и разработка Starship HLS принесут пользу будущим сборкам Starship HLS, устраняя необходимость в дополнительных испытаниях, оценке и проверке различных конструкций транспортных средств. [4] НАСА добавило, что это также позволит SpaceX ускорить сборку транспортных средств, чтобы обеспечить доступность и своевременную доставку для интеграции миссий. [4]
Астронавты НАСА протестировали концепцию лифта Starship HLS в декабре 2023 года. [10] В феврале 2024 года сообщалось, что SpaceX полностью протестировала систему жизнеобеспечения. [11]
Перед запуском корабля HLS с Земли звездолет, сконфигурированный как склад топлива, будет запущен на околоземную орбиту , а затем частично или полностью заполнен от четырех до четырнадцати [b] рейсов заправщиков Starship, несущих топливо. [12] В ноябре 2023 года НАСА заявило, что количество запусков, необходимых для миссии, будет «двумя десятками», и что запуски должны будут происходить в «быстрой последовательности» из-за потери жидкого криогенного топлива из-за выпаривание. [13] В январе 2024 года вице-президент SpaceX по работе с клиентами подсчитал, что количество запусков составит «10» и может измениться. [2] Затем корабль Starship HLS запустится и встретится с уже загруженным складом топлива и дозаправится перед переходом с околоземной орбиты на лунную орбиту. [14]
Как только HLS выйдет на почти прямолинейную гало-орбиту вокруг Луны, космический корабль «Орион» будет запущен с помощью ракеты системы космического запуска и состыкуется с ожидающим посадочным модулем Starship HLS. [14] [15] : 4, 5 После того, как два-четыре члена экипажа перейдут в HLS, он отправится в путь и спустится на поверхность Луны. [15] : 4, 5 После операций на поверхности Луны звездолет HLS взлетит с Луны и вернется на лунную орбиту для встречи с Орионом. [15] : 4, 5 Затем команда возвращается на Орион и отправляется на Землю. Хотя это еще не подтверждено, теоретически Starship HLS может быть дозаправлен на орбите, чтобы доставить на поверхность больше экипажей и грузов. [16] [17]
Starship HLS основывается на системе SpaceX Starship , добавляя новый вариант космического корабля под названием Starship HLS. [16] Этот космический корабль будет использоваться вместе с ракетой-носителем Starship (называемой Super Heavy ) и двумя дополнительными вариантами космического корабля Starship, «танкером» и «депо», которые уже были запланированы до контракта HLS. [ нужна цитата ]
Концепция космического корабля SpaceX изначально была задумана в начале 2010-х годов как космический корабль, который будет построен в основном для усилий по колонизации Марса , которую Маск пропагандирует с 2011 года [18] , причем первые колонисты прибудут не ранее середины 2020-х годов. [19]
К 2016 году сфера применения стала несколько шире, что позволило совершать посадки на планеты с атмосферой и без нее . [20] Однако Маск в целом не подчеркивал полеты на Луну, и он конкретно заявил, что Луна не является необходимым шагом на пути к Марсу. [21] [22]
К концу 2018 года SpaceX определила, что основным конструкционным материалом для Starship будет нержавеющая сталь [23] – примерно через год строительства оборудования для производства следопытов из углеродных композитных материалов – и изготовления первоначального испытательного образца , включая конструкцию сосуда под давлением для жидкости. Резервуары для метана и жидкого кислорода появились в начале 2019 года. [24]
В период с июля 2019 года по июль 2021 года семь прототипов космических кораблей Starship, каждый из которых имел разные конструктивные конфигурации и различные цели испытаний, совершили в общей сложности восемь испытательных полетов в атмосфере , все из которых были запущены с космодрома SpaceX в Южном Техасе в Бока-Чика , штат Техас. [25] В 2023 году начались летные испытания комплектных кораблей Starship. [26] По состоянию на январь 2024 года первые два испытательных полета закончились неудачей, а третий испытательный полет запланирован на февраль 2024 года. [27]
Сам Starship находится в разработке SpaceX, финансируемой из частных источников, с середины 2010-х годов, но вариант HLS разрабатывается в рамках контрактов НАСА с системой приземления человека . [28] Первоначальные проектные работы по контракту начались в мае 2020 года, а отбор и финансирование полной разработки произошли в апреле 2021 года, когда НАСА выбрало звездолет HLS для высадки «первой женщины и следующего мужчины» на Луну для корабля «Артемида ». 3 миссия. [28]
В 2021 году НАСА заключило контракт с SpaceX по фиксированной цене на сумму 2,89 миллиарда долларов США. Контракт предполагает разработку и производство Starship HLS [28] , а также выполнение двух полетов: беспилотной демонстрационной миссии и пилотируемой посадки на Луну. [29] [14]
Звездолет HLS предназначен для стыковки на лунной околопрямолинейной гало-орбите либо с космическим кораблем НАСА «Орион» , либо с космической станцией НАСА «Лунные ворота », чтобы принимать пассажиров перед спуском на поверхность Луны и возвращать их после подъёма. [15]
Звездолет HLS [a] был впервые обнародован, когда он был первоначально выбран НАСА в апреле 2020 года для исследования конструкции в рамках программы «Артемида» , целью которой является высадка людей на Луну. SpaceX была одной из трех команд, выбранных для разработки конкурирующих проектов лунных посадочных модулей для программы «Артемида» в течение годового [30] периода, начиная с мая 2020 года . [30] Другими рассматриваемыми посадочными модулями были Dynetics HLS , разработанные аэрокосмическим производителем Dynetics , и Интегрированный спускаемый аппарат , разработанный командой под руководством Blue Origin . [16] НАСА намеревалось позже выбрать и профинансировать не более двух из этих посадочных модулей для продолжения выполнения первоначальных демонстрационных полетов. [31] [17]
16 апреля 2021 года НАСА выбрало только Starship HLS для разработки пилотируемого лунного корабля [28] плюс два демонстрационных полета на Луну – один без экипажа и один с экипажем – не ранее 2024 года. Контракт оценивается в 2,89 миллиарда долларов США на несколько лет. [29] [14] Два астронавта НАСА «Артемида» должны приземлиться на первом приземляющемся звездолете HLS с экипажем. [32] НАСА ранее заявляло, что предпочитает финансировать разработку нескольких предложений по системам приземления человека с разными возможностями; однако «только одна конструкция была выбрана для первоначальной беспилотной демонстрации и первой посадки с экипажем из-за значительных бюджетных ограничений» для программы системы приземления человека, навязанной Конгрессом США . [14] НАСА заявило, что невыбранные предложения – Dynetics HLS и Blue Origin Integrated Lander Vehicle – а также посадочные аппараты других компаний будут иметь право на последующие контракты на посадку на Луну. [14]
26 апреля 2021 года Blue Origin и Dynetics по отдельности опротестовали решение SpaceX в Счетной палате правительства США (GAO). [33] 30 июля 2021 года GAO отклонило протесты и установило, что «НАСА не нарушило закон о закупках» при заключении контракта с SpaceX, которая предложила гораздо более дешевую и более эффективную возможность высадки людей и грузов на Луну для НАСА «Артемида». [33] [34] Вскоре после того, как GAO отклонило апелляцию, НАСА произвело первоначальный платеж по контракту в размере 300 миллионов долларов компании SpaceX. [35] Акция протеста задержала НАСА от разрешения на работу по контракту и, таким образом, задержала начало работ SpaceX на 95 дней. [36] Blue Origin выпустила инфографические плакаты, которые подчеркивают сложность Starship HLS, например, тот факт, что на орбите дозаправка криогенным топливом , подобным тому, которое использует Starship HLS, никогда не демонстрировалась, при этом заявляя, что в его конструкции используется «проверенная технология». [37]
13 августа 2021 года [38] Blue Origin подала иск в Федеральный претензионный суд США, оспаривая «незаконную и неправильную оценку предложений НАСА». [36] [39] Blue Origin обратилась в суд с просьбой вынести судебный запрет на прекращение дальнейших расходов НАСА по существующему контракту со SpaceX, [40] и НАСА прекратило работу по контракту 19 августа, после того как SpaceX было разрешено работать над Части звездолета HLS, предназначенные для НАСА, всего на три недели, поскольку работы были ранее остановлены в апреле. [38] Реакция на иск была отрицательной, многие критиковали Blue Origin за ненужные задержки в программе Artemis. [41] [42] [43]
SpaceX 4 ноября суд удовлетворил ходатайство федерального правительства о прекращении дела, [44] [45] [46] и НАСА объявило, что возобновит работу со SpaceX как можно скорее. [47]
23 марта 2022 года НАСА объявило, что будет использовать «вариант B», вариант в рамках первоначального контракта SpaceX HLS, который позволит конструкции звездолета HLS второго поколения провести демонстрационную миссию после «Артемиды-3 ».
15 ноября 2022 года НАСА объявило о выделении Варианта B в размере 1,15 миллиарда долларов США и объявило, что эта посадка с экипажем произойдет в рамках « Артемиды-4» . [3] Полет будет включать стыковку со шлюзом . [3] Вариант B HLS будет соответствовать требованиям НАСА к «устойчивому» HLS. К ним относятся возможность поддержки четырех членов экипажа и доставка большей массы на поверхность. [3]
После того, как НАСА заключило с SpaceX контракт по варианту А, конгресс поручил НАСА заключить второй контракт с HLS. В ответ НАСА создало «Приложение P» для устойчивого HLS, не относящегося к SpaceX. Этот посадочный модуль будет использоваться для «Артемиды-5» в качестве демонстрационного полета с экипажем. В мае 2023 года НАСА выделило Blue Origin 3,4 миллиарда долларов на разработку лунного корабля Blue Moon . [49] [50] НАСА намерено разрешить Starship HLS вариант B и посадочный модуль Blue Moon конкурировать за миссии «Артемида» после « Артемиды-5» .
В 2021 году Управление генерального инспектора НАСА предупредило, что график разработки HLS нереален по сравнению с другими крупными программами космических полетов НАСА. [15] : 14–15 Заявление о том, что программы космических полетов за предыдущие 15 лет занимали в среднем 8,5 лет от заключения контракта до первого эксплуатационного полета, в то время как программа HLS пыталась сделать это примерно вдвое быстрее. [15] : 14–15 Напротив, OIG НАСА отметило, что с момента заключения контракта до запуска миссии « Аполлон-11» лунному посадочному модулю «Аполлон» потребовалось около 6 лет , при этом он получил «существенно более высокий уровень финансирования» с поправкой на инфляцию. [15] : 14 Основываясь на дате заключения контракта на базовый период HLS (май 2020 г.) и средней задержке недавних крупных программ космических полетов НАСА, они подсчитали, что программа HLS может столкнуться с задержками до 3,4 лет перед оперативными полетами. [15] : 16
В ноябре 2023 года Счетная палата правительства США в своем отчете Конгрессу обозначила несколько проблем, с которыми Starship HLS сталкивается в процессе разработки. [51] По состоянию на сентябрь 2023 года «программа HLS отложила 8 из 13 ключевых событий как минимум на 6 месяцев», [51] при этом 2 события были отложены до 2025 года, «года, когда планируется запустить посадочный модуль». [51]
GAO также отметило, что SpaceX добилась ограниченного прогресса в разработке технологий, необходимых для дозаправки на орбите и криогенного хранения топлива, что является «важнейшим аспектом плана SpaceX по высадке астронавтов на Луну». [51] В 2023 году НАСА сообщило, что отложило критическую проверку конструкции Starship HLS до тех пор, пока SpaceX не выполнит миссию, демонстрирующую доставку на орбиту криогенного топлива. [52] В своем докладе Конгрессу GAO пришло к выводу, что высадка экипажа на Луну «Артемиды-3» маловероятна в 2025 году и что более вероятна дата запуска в начале 2027 года. [51] [53] Хотя SpaceX считает технологию, лежащую в основе двигателя Raptor, «относительно зрелой», отдел разработки HLS определил ее разработку как «главный риск» для программы и ее сроков до 2025 года. [51]
Руководитель отдела разработки исследовательских систем НАСА Джим Фри заявил, что текущая дата запуска Артемиды-3 в декабре 2025 года является «действительно тревожной» и, скорее всего, перенесется на 2026 год . Дальнейшие средства по контракту могут быть переданы SpaceX, это было отложено до тех пор, пока SpaceX не завершит демонстрационную миссию по дозаправке на орбите. [54] Глава НАСА по стратегии исследования Луны и Марса заявил, что задержка запуска « Артемиды-3» с 2025 на 2026 год частично связана с «проблемами разработки» Starship HLS. [55]
В январе 2024 года НАСА и SpaceX подтвердили, что испытания на посадку и подъем на Луну беспилотного корабля Starship HLS теперь должны состояться в 2025 году, а Артемида III будет отложена не ранее сентября 2026 года. [2]
... для конечного спуска звездолета, за несколько десятков метров до того, как мы приземлимся на лунную поверхность, мы фактически используем систему RCS с большой тягой, чтобы не столкнуться с поверхностью Луны с помощью высокой тяги. -тяговые двигатели «Раптор». ... использует тот же метан и кислород, что и Raptor.
протест помешал SpaceX приступить к исполнению контракта на 95 дней, пока GAO выносило решение по делу.