2013-06-21. Cостоялся визит делегации на завод Michoud Assembly Facility (MAF), расположенный в Новом Орлеане (шт. Луизиана), где компания Boeing – головной подрядчик по созданию центрального ракетного блока ракеты-носителя (РН) Space Launch System (SLS) тяжелого класса, создала современное оборудование, в основном, для значительного снижения стоимости производства РН SLS даже при низких его темпах. Завод MAF является одним из самых больших в мире и находится в собственности Агентства NASA. В делегации посещения, организованной компанией Boeing, приняли участие сотрудники Агентства NASA, представители местного и государственного управления, а также представители СМИ. Цель визита – демонстрация нового оборудования для выполнения вертикальной сварки (Vertical Weld Center), а именно, трехэтажного центра, созданного компаниями Boeing, Futuramic Tool and Engineering и PAR Systems, с помощью которого будут формироваться цилиндрические сегменты базового модуля РН SLS диаметром 8,4 м путем сварки алюминиевых панелей. С помощью нового оборудования, а также специалистов, численностью менее 1000 человек, Агентство NASA и компания Boeing смогут производить два базовых модуля РН SLS в год. Представленное оборудование является более совершенным, чем ранее использовавшееся на предприятии для производства подвесных топливных баков (ПТБ) многоразовой транспортной космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл». Использование нового оборудования значительно упрощает производственные процессы и снижает стоимость производства. Ранее для выполнения таких работ требовалось от 3 до 5 единиц различного оборудования, сейчас использование одного инструмента позволяет не только выполнить сварные швы модуля, но также специалисты могут осмотреть сварку после завершения работ, для чего ранее потребовалось бы перемещение объекта на другую рабочую позицию. После завершения визита У. Герстенмайер (Gerstenmaier), руководитель пилотируемых полетов Агентства NASA, высоко оценил новый центр вертикальной сварки и сообщил, что планируемые запуски РН SLS будут производиться нечасто, но с высокой степенью безопасности, а также, что стоимость создания РН SLS значительно снизится. РН SLS будет оснащаться четырьмя дополнительными главными двигателями RS-25, которые ранее входили в состав МТКС «Спейс Шаттл». Всего 16 таких двигателей находятся в ведении Агентства NASA в космическом Центре Стенниса. Первый запуск РН SLS с макетом капсулы Orion планируется произвести в 2017 году. Выполнение следующего запуска в 2021 году зависит от технических и политических факторов, но по планам Агентства NASA это будет пилотируемый полет на астероид для его захвата и перенаправления его траектории на высокую лунную орбиту с помощью новых автоматизированных космических аппаратов. Агентство NASA производит финансирование в размере 1,8 млрд долларов в год на разработку РН SLS, в том числе на строительство ракетного испытательного стенда в шт. Миссисипи и пусковой инфраструктуры в космическом Центре Кеннеди (шт. Флорида). Вместе с финансированием пилотируемой капсулы Orion, создаваемой компанией Lockheed Martin, бюджет составляет почти 3 млрд долларов в год. Учитывая расходы и масштабность программы РН SLS, Агентство NASA планирует совершить пилотируемый полет на Марс. Однако, 19 июня 2013 года во время слушания законопроекта по РН SLS в Конгрессе низкая скорость полета РН SLS заставила сомневаться некоторых отраслевых наблюдателей.

На прошлой неделе в США завершилась проверка и защита рабочего проекта сверхтяжелой ракеты-носителя SLS (Space Launch System). На этом этапе, который занял около 2,5 месяцев, разработчики и специалисты подтвердили корректность и эффективность всех проектных решений. Производство основных блоков ракеты для первого пуска, который запланирован на ноябрь 2018 года, уже началось. Таким образом, разработка SLS уже преодолела тот рубеж, до которого пять лет назад не дошел проект предыдущей американской сверхтяжелой ракеты «Арес V».

Решение о разработке SLS было принято в 2011 году. Процесс разбит на три стадии, соответствующие степени модернизации носителя. На первом этапе будет создана ракета SLS «Блок 1». Она получит базовую первую ступень диаметром 8,4 м, оснащенную четырьмя кислородно-водородными двигателями RS-25. Для первых пусков предполагается использовать двигатели, снятые с космических шаттлов. В дальнейшем компании Aerojet Rocketdyne предстоит восстановить их производство. В качестве второй ступени SLS «Блок 1» будет использована модифицированная версия верхней ступени ракеты «Дельта IV», получившая название ICPS – временная криогенная ступень. Тягу на старте будут обеспечивать два твердотопливных ускорителя, которые отличаются от ускорителей шаттлов только дополнительным топливным блоком. SLS «Блок 1» сможет поднимать до 70 т на низкую орбиту Земли. Согласно текущим планам НАСА, которые, однако, пока не утверждены, ракета этой модификации совершит всего 1-2 полета.

В первой половине 2020-х годов начнется эксплуатация ракеты SLS «Блок 1Б». Для нее будет разработана новая вторая ступень EUS (исследовательская верхняя ступень). Благодаря ей грузоподъемность носителя повысится до 105 т. SLS «Блок 1Б» станет основным носителем американской программы полетов в дальний космос в следующем десятилетии.

На завершающей стадии развития проекта SLS будет проведена модернизация твердотопливных ускорителей. После этого ракета, известная как SLS «Блок 2», сможет выводить до 130 т на низкую орбиту Земли. В таком виде ее планируется применять для запуска марсианских экспедиций в 2030-х и 2040-х годах. Важно отметить, что в более ранних планах на третьем этапе предполагалось оснастить ракету совершенно новой верхней ступенью EDS (Earth Departure Stage, Ступень для отлета от Земли). Однако теперь разработчики сочли, что разработанная еще на втором этапе EUS сможет обеспечить необходимую грузоподъемность. Кроме того, SLS «Блок 2» получит надкалиберный головной обтекатель диаметром не менее 10 м.

Проверка и защита проекта SLS заняли 11 недель. Специалисты убедились, что проект соответствует всем требованиям, предъявляемым к технике, предназначенной для запусков пилотируемых кораблей. Были утверждена техническая документация на производство и начаты испытания тестовых образцов различных систем. Недавно НАСА объявило о завершении испытаний тестового изделия верхней ступени и начале производства летного изделия. Постройка ICPS должна завершиться в июле 2016 г. Разработка первой ступени находится на стадии подготовки к созданию испытательного образца, который должен будет подтвердить надежность новой технологии сварки. Начало работ запланировано на начало декабря 2015 г., окончание – на вторую половину месяца.

Как ни странно, главным предметом обсуждения на прошлой неделе стал «ржавый» цвет первой ступени ракеты. Дело в том, что в прошлые годы художники НАСА предпочитали изображать ее белой. В то же время, во внутренней документации агентства ракета уже долгое время изображалась бурой. Как ни странно, отказ от покраски позволяет увеличивать грузоподъемность ракеты на несколько сотен килограммов. Это одна из причин, по которым разработчики в самом начале программы эксплуатации космических шаттлов приняли решение не покрывать белой краской топливные баки челноков. Особых причин скрывать истинный цвет носителя от общественности у НАСА не было. Есть мнение, что это делалось во избежание лишних ассоциаций с отмененным «Аресом V». Между ракетами действительно есть много общего. Оба строились на большой кислородно-водородной первая ступени (10 м в предыдущем проекте, 8,4 у SLS) и ускорителях от шаттлов. Повышенная грузоподъемность «Ареса» (160-180 т) достигалась за счет использования шести двигателей RS-25, которые на поздних годах развития проекта, к тому же, решили заменить на более мощные двигатели RS-68.

Главная претензия к SLS – это ее стоимость. Программа до 2025 года, включая пуски ракет, разработку и эксплуатацию космических кораблей «Орион», обойдется НАСА приблизительно в 35 млрд долларов. Стоимость одного пуска SLS составит не менее 500-700 млн при регулярных полетах 1-2 раза в год и существенно выше – за счет расходов на содержание инфраструктуры – при полетах раз в два года.

Правообладатель иллюстрации NASA

Несколько десятилетий подряд у НАСА не было носителя тяжелого класса, способного долететь до Луны. Теперь же американское космическое агентство создает ракету, которая сможет достичь и более удаленных от нас объектов Солнечной системы. Корреспондент посетил предприятие, собирающее первые экземпляры новой ракеты.

Если вы зададитесь целью запомнить хоть один факт из этой статьи, выберите вот такой: новая американская ракета сможет доставить на орбиту 12 взрослых слонов – такой наглядный пример использует НАСА, чтобы проиллюстрировать невероятную мощность своей новой ракеты.

В стартовом положении высота Space Launch System (SLS, Система космических запусков) будет превышать высоту Статуи Свободы (93 м). Масса ракеты превысит массу семи с половиной полностью загруженных авиалайнеров Boeing 747, а мощность ее двигателей - мощность 13 400 электровозов. При помощи SLS человек сможет отправиться за пределы земной орбиты впервые с 1972 г., когда носитель "Сатурн-5" доставил на Луну астронавтов экипажа "Аполлон-17", последней на сегодняшний день американской пилотируемой экспедиции к спутнику Земли.

"Это будет уникальная ракета, - говорит системный инженер программы SLS Дон Стэнли. - Она поможет человеку вернуться на Луну и отправиться еще дальше - на астероиды и Марс".

Стэнли работает в Центре космических полетов имени Джорджа Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, за неприступной оградой Рэдстоунского арсенала – базы Авиационно-ракетного командования Армии США. Уже 60 с лишним лет именно здесь - сердце американской программы разработки ракетной техники военного и гражданского назначения. Огороженная территория площадью в 154 кв. км усеяна полигонами, испытательными стендами и списанной космической техникой.

Универсальная ракета

Среди космического "мусора" на территории базы - непрочного вида конструкция, использовавшаяся для наземных испытаний ракеты, доставившей на орбиту первого американского астронавта; толстая металлическая оболочка корабля с атомным двигателем, проект которого так и не был воплощен в жизнь; а также бочкообразные двигатели "Сатурна-5". Рядом с парковкой лежат отработанные твердотопливные ускорители челнока Спейс Шаттл с обнадеживающей надписью на боку: "Пустой".

Пока мы проезжаем эти исторические достопримечательности, Стэнли говорит, что новая ракета будет гораздо более универсальной, чем ее предшественницы.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption В 1972 г. носитель "Сатурн-5" доставил на Луну астронавтов экипажа "Аполлон-17"

"Если потребуется отправить экипаж к астероиду, чтобы изменить его орбиту, наша ракета сможет выполнить эту задачу, - говорит она. - А если будет нужно полететь к Марсу, она долетит до Марса. SLS способна закрыть собой весь спектр потенциальных космических экспедиций, который на данный момент рассматривается правительством США".

Ракета строится специально под пилотируемый космический корабль "Орион", который был успешно испытан (без экипажа) в декабре прошлого года. Хотя SLS является новой разработкой, в ней воплощены многие технологические решения из предыдущих программ НАСА.

Первые четыре экземпляра SLS снабдят двигателями, оставшимися от программы Спейс Шаттл. Твердотопливные ускорители ракеты будут представлять собой удлиненные версии тех, что использовались на челноках, а конструкция верхней ступени основана на чертежах "Сатурна-5", разработанного в 1960-х гг. Стэнли не видит ничего особенного в этом заимствовании технологий.

"Чтобы оторваться от Земли, нам так или иначе потребуется ракета, поэтому мы и используем наработки программ "Аполлон" и Спейс Шаттл, - отмечает она. - Но, помимо этого, мы внедряем и новые технологические решения. Центральный ракетный блок разработан с нуля; мы также применяем новые производственные технологии. В результате у нас будет эффективная и доступная по стоимости ракета".

Велосипеды и электрокары

Саму SLS собирают в шести часах езды к югу от Хантсвилла, на обширном сборочном предприятии НАСА в пригороде Нового Орлеана Мичауд. Фабрика, вытянувшаяся почти на километр в длину, раньше использовалась для сборки ракет "Сатурн-5"; до недавнего времени - внешнего топливного бака Спейс Шаттла.

Из-за гигантских размеров предприятия сотрудники передвигаются по территории на велосипедах - или, если повезет, на белых электрокарах с эмблемой НАСА на борту.

"У нас здесь сотни велосипедов, - говорит технический директор Пэт Уипс, когда нашему электрокару попадается навстречу группа велосипедистов. - В свое время наша собственная мастерская по ремонту велосипедов была крупнейшей на юге США".

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Запуск ракеты - это всегда впечатляющее зрелище. Каким же будет запуск SLS?

Мы проезжаем мимо секций и обтекателей новой ракеты, расставленных по территории предприятия наподобие модернистского Стоунхенджа. Элементы носителя выполнены из алюминиевых листов. Местами толщина внешней оболочки не превышает нескольких миллиметров. Конструктивная прочность достигается благодаря внутренним металлическим решетчатым фермам. Эти блестящие секции вскоре будут сварены воедино и превратятся в центральный ракетный блок, внутри которого будут размещаться топливные баки, двигатели и системы управления.

"Все в этой программе огромное; размер конструкций тоже впечатляет, но допуски, которые нам необходимо выдерживать, чрезвычайно малы, - говорит Уип, когда мы подъезжаем к одному из нависающих над нами сварочных аппаратов. - На некоторые элементы ракеты приходится смотреть снизу, запрокинув голову, только чтобы увидеть, где они заканчиваются, а точность сборки при этом должна составлять тысячные доли сантиметра".

Передовой метод сварки

Для соединения отдельных частей ракеты применяется перемешивающая сварка трением, которая буквально склеивает вместе два слоя металла.

"Обычная сварка сопровождается выделением большого количества тепла, открытым огнем и дымом, - объясняет инженер Брент Гэддз. - Метод, который используем мы, отличается тем, что металл не плавится до конца. Два слоя просто притираются друг к другу. Температура металла при этом не превышает точки плавления".

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Перемешивающая сварка трением

За этим процессом очень интересно наблюдать: две пластины скрепляются вместе, после чего вращающийся валик, управляемый при помощи компьютера, начинает двигаться вдоль стыка. Для сварки даже самых длинных отрезков требуется всего несколько минут, а прочность и надежность получившихся швов несравненно выше, чем при использовании традиционных сварочных методов.

Наиболее впечатляющая часть предприятия в Новом Орлеане - цех, в котором производится окончательная сборка центрального ракетного блока. Семнадцатиэтажное здание целиком занято автоматическим сварочным аппаратом - самой гигантской машиной перемешивающей сварки трением из когда-либо построенных.

"Это не просто станок, увеличенный в размерах, - отмечает Уипс. - Это совершенно новый аппарат. Ничего подобного никто до сих пор никто не делал. С другой стороны, и ракета, которую мы строим, станет самой большой из когда-либо стартовавших с поверхности Земли".

Вперед в неизведанное

Первый запуск SLS запланирован на 2018 г. У инженеров в Мичауде и Центре Маршалла в запасе чуть больше двух лет на то, чтобы построить первый центральный блок, испытать двигатели маршевой ступени и ускорители, а потом доставить ракету на барже вдоль побережья Мексиканского залива к месту окончательной сборки в Космическом центре имени Кеннеди на мысе Канаверал, штат Флорида. По соображениям безопасности первый полет - на большее удаление от Земли, чем у самых дальних пилотируемых экспедиций в истории - будет беспилотным.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption Возможно, SLS будет использоваться для пилотируемых полетов к Марсу

"Мы собираемся отправить ракету примерно на 48 000 км дальше, чем летали лунные экспедиции "Аполлон", - говорит Стэнли. - Нам необходимо соблюсти баланс между безопасностью будущих экипажей и техническими возможностями ракеты - мы хотим убедиться в том, что идем на приемлемый риск".

Ее точку зрения разделяет Уипс, на стенах кабинета которого висят фотографии экипажей погибших шаттлов "Челленджер" и "Коламбия". По словам, Уипса, весь персонал предприятия в Мичауде осознает, что создаваемая здесь ракета предназначена для пилотируемых полетов.

"Нас часто посещают астронавты и члены их семей. Это помогает нам не забывать, что наша работа чрезвычайно почетна и ответственна, поскольку от нее зависят человеческие жизни", - говорит он.

Финансирование программы SLS стабильно, так что нет практически никаких сомнений в том, что, в отличие от ряда предыдущих подобных проектов, этот доведут до конца. Если работы над носителем и кораблем "Орион" будут идти по графику, первый пилотируемый полет может состояться к концу десятилетия.

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Американцам хочется быть лидерами во всем, в том числе и в исследованиях космоса

Вопрос в том, куда отправятся астронавты. Политическое руководство США пока еще не определилось, как именно стоит использовать невероятный потенциал новой ракеты. Будет ли это возвращение на Луну, полет на астероид (наиболее популярный вариант на сегодняшний день) или более грандиозный проект - экспедиция к Марсу? Каким бы ни было решение Белого дома и Конгресса, главное в том, что впервые за 40 с лишним лет у Америки снова имеется средство отправки пилотируемых экспедиций в глубокий космос.

"Нашим гражданам хочется, чтобы США оставались мировым лидером, - говорит Стэнли. - В США силен дух конкуренции. Мы полагаем, что должны лидировать как нация во многих областях, в том числе в исследованиях космоса".

NASA ведет работу над крупнейшей ракетой-носителем в истории Space Launch System. Она преназначена для пилотируемых экспедиций за пределы околоземной орбиты и выведения прочих грузов, разрабатываемая NASA вместо РН «Арес-5», отменённой вместе с программой «Созвездие». Первый пробный полет ракеты-носителя SLS-1/EM-1 намечен на конец 2018 года.

НАСА давно ведет работы над вдохновляющими проектами межпланетных перелетов, но сравниться по масштабу с разработками Space Launch System не сможет ни один из них. Новая ракета станет крупнейшей в истории. Она будет насчитывать 117 метров в высоту, что больше самой большой ракеты в истории Saturn 5, той самой, которая доставила модуль с Нилом Армстронгом и Баззом Олдрином на Луну.

Планируется, что по массе грузов, выводимых на околоземные орбиты, SLS ко времени своего первого старта станет самой мощной действующей ракетой-носителем в истории.

Предполагается, что первая ступень ракеты будет оснащаться твердотопливными ускорителями и водородно-кислородными двигателями RS-25D/E от шаттлов, а вторая — двигателями J-2X, разработанными для проекта «Созвездие». Также ведутся работы со старыми кислород-керосиновыми двигателями F-1 от Сатурн-5. Планируется, что по массе грузов, выводимых на околоземные орбиты, SLS станет самой мощной действующей ракетой-носителем в истории ко времени своего первого старта, а также четвертой в мире и второй в США ракетой-носителем сверхтяжёлого класса — после «Сатурн-5», которая использовалась в программе «Аполлон» для запуска кораблей к Луне и советских Н-1 и Энергия. Ракета будет выводить в космос пилотируемый корабль MPCV, который проектируется на основе корабля «Орион» из закрытой программы «Созвездие».

Сверхтяжелая ракета носитель — прежде всего пропуск для человечества на далекие планеты. Так было с Сатурном-5 и полетом на Луну, и так будет и с Space Launch System. Разработчики NASA не делают секрета из того, что ракета станет ключевым звеном в подготовке к отправке человека на Марс и это может произойти уже в 2021 году.

Как бы оптимистично это ни звучало, для НАСА будет большим прогрессом просто оторваться от Земли. В 2011 году была свернута последняя программа по запуску американских космонавтов в космос. Доставка на МКС осуществляется на борту российских СОЮЗов. Масла в огонь подливают частные космические программы, вроде SpaceX, которые совсем скоро будут готовы самостоятельно отправлять астронавтов на орбиту.

На сегодняшний день прогресс работ над Space Launch System идет по намеченному графику. НАСА тестирует компоненты первоначальной конструкции ракеты-носителя. Целиком разработки планируется завершить к 2017 году. Space Launch System является результатом совместного сотрудничества NASA, Boeing, и Lockheed-Martin. Boeing занимается разработкой авионики систем ракеты на сумму $ 2,8 млрд, в то время как Lockheed-Martin отвечает за строительство пилотируемой капсулы Orion, которая будет установлена на ракете. В конечном счете НАСА собирается потратить около 6,8 миллиардов долларов на Space Launch System с 2014 по 2018 года.