Rocket Lab пообещала сделать полет на Марс в 10 раз дешевле
Два космических аппарата, созданных в Rocket Lab, вскоре отправятся в двухэтапное путешествие. Первый этап — это 55-часовой перелет длиной 2,5 тыс. миль из Калифорнии к месту запуска на мысе Канаверал. Второй — 11 месяцев и 230 млн миль до Марса. Цель миссии Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE) — изучить взаимодействие между солнечным ветром и марсианской атмосферой.
Лаборатория космических наук (SSL) Калифорнийского университета в Беркли подготовила для миссии научно-исследовательское оборудование, но спутниковая платформа, которая будет перемещаться в космосе и размещать его на орбите вокруг Марса, полностью принадлежит Rocket Lab. По данным НАСА, старт миссии намечен не ранее октября, когда состоится первый запуск ракеты New Glenn компании Blue Origin.
Хотя компания известна благодаря своей ракете Electron, которая по количеству запусков уступает только Falcon 9 от SpaceX, большую часть ее доходов составляет строительство и продажа космических аппаратов и их компонентов. С помощью ESCAPADE Rocket Lab хочет показать космическому агентству и всему миру, что она может создавать чрезвычайно высокопроизводительные космические аппараты.
Компания уже доказала это, построив шатл для полета на Луну в 2022 году в рамках программы НАСА под названием Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE). Этот космический аппарат совершил космическое путешествие, которое продлилось почти пять месяцев, прежде чем выйти на лунную орбиту.
Но полет на Марс занимает гораздо больше времени. И будет стоит намного больше. Две последние миссии, отправившие орбитальные аппараты вокруг Красной планеты, — Mars Reconnaissance Orbiter в 2005 году и MAVEN в 2013 году — обошлись НАСА более чем в полмиллиарда долларов.
Поэтому в 2019 году космическое агентство учредило программу Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) для финансирования полетов малых космических аппаратов. Вместо $550 млн НАСА поставило цель потратить лишь десятую часть этой суммы и установило для каждой миссии SIMPLEx ценовой лимит в $55 млн, не считая запуска.
ESCAPADE — одна из трех миссий, выбранных агентством в рамках программы SIMPLEx, и, по всей вероятности, первая, которая будет запущена. Основная часть средств досталась главному исследователю миссии, компании SSL, которая заключила контракт с Rocket Lab на изготовление двух спутниковых систем. Rocket Lab не говорит, сколько из этих $55 млн досталось им, но ведущий системный инженер ESCAPADE Кристоф Манди заявил, что это обошлось «на два порядка дешевле, чем все остальные».
Космические аппараты, получившие названия Blue и Gold, базируются на платформе Explorer компании Rocket Lab (которая получила опыт полетов в рамках проекта CAPSTONE). Одной из самых сложных задач для инженеров Rocket Lab было создание космического аппарата, способного добраться с околоземной орбиты до самого Марса. По этой причине 70% космических аппаратов ESCAPADE приходится на топливо. Благодаря чему они смогут развивать скорость около 3 км в секунду — очень много для спутника такого размера.
Другая проблема заключается в том, что Rocket Lab не знала, кто будет поставщиком услуг по запуску вплоть до относительно поздней стадии процесса проектирования, когда НАСА выбрало New Glenn в феврале 2023 года. Эта неизвестность повлияла на так называемые «движущие ограничения» космического корабля, или факторы, которые определяют проектные решения инженера.
«Почти все космические аппараты, которые я когда-либо видел, имели в качестве движущего фактора ракету-носитель, но поскольку мы не знали, какой будет ракета-носитель, мы использовали другой подход, — говорит Манди. — Мы приложили огромные усилия, чтобы ракета-носитель не была движущим ограничением, это крайне нестандартное решение».
Вместо этого инженеры Rocket Lab в конечном итоге основывали большую часть конструкции космического аппарата на другой переменной — максимальной массе, которую космический аппарат может взять на себя в ходе критического маневра под названием «спуск на орбиту Марса», который космический аппарат выполнит в космосе, чтобы выйти на орбиту Красной планеты.
«Таким образом, количество массы, которое мы имеем в системе, определяется физикой, а не, например, ракетой-носителем», — говорит Манди. Эти ограничения подтолкнули инженеров к инновациям. Оба космических аппарата представляют собой «сэндвичи с баками», как назвал их Манди, с двумя палубами, соединенными распорками, с топливными баками посередине. Обычно основная конструкция спутника составляет около 20–22% от общей массы. Благодаря конструкции «сэндвич» на ESCAPADE этот показатель составляет всего 12%.
По словам Манди, эти изменения имеют нарастающий эффект. Меньшая масса основной конструкции означает меньшее количество топлива, что означает другой размер бака, и так далее. Инженеры также спроектировали космический корабль таким образом, что все компоненты, которые имеют тенденцию нагреваться, такие как бортовой компьютер и система связи, находятся на одной палубе космического корабля, а все компоненты, которые имеют тенденцию охлаждаться, такие как двигательная установка, находятся на другой. Эти изменения означают, что космическому кораблю потребуется меньше энергии, меньшие солнечные батареи, меньшее количество обогревателей, и так далее.
После запуска космический аппарат проведет 11 месяцев в пути к Марсу, прежде чем совершит спуск на орбиту. Однако когда космические аппараты должны будут совершить спуск, Солнце будет находиться между Землей и Марсом, что сделает невозможной связь с ними. Инженерам Rocket Lab придется ждать еще около трех месяцев, прежде чем отправить космическому аппарату команду начать движение по орбите. Затем космический аппарат будет собирать и передавать научные данные на Землю в течение примерно 11 месяцев.
Ранее НАСА сообщило, что два американских астронавта могут застрять на Международной космической станции до следующего года, если их корабль Boeing Starliner не удастся отремонтировать, чтобы они могли вернуться домой. В агентстве заявили, что астронавты Буч Уилмор и Суни Уильямс, которые стали первым экипажем, полетевшим на капсуле Boeing Starliner, могут вернуться на корабле Crew Dragon компании SpaceX в феврале 2025 года, если Starliner по-прежнему будет считаться небезопасным для возвращения на Землю.
