Управляемость стека

01.08.2024, Эрик Бергер, arstechnica.com

У Лунного шлюза NASA возникла серьезная проблема с космическими кораблями посещения.

«Эти дефекты могут привести к неожиданной перезагрузке бортовых компьютеров».

Помните Lunar Gateway? Если нет, Вас можно простить, так как программа продолжает обсуждаться планировщиками NASA, и до сих пор не совсем ясно, какой цели должна служить лунная космическая станция.

Gateway (небольшая космическая станция, которая будет летать по гало-орбите вокруг Луны и проводить большую часть времени вдали от лунной поверхности) изначально планировалось запустить в 2022 году.  Очевидно, этого не произошло, и теперь, согласно  новому отчету Счетной палаты США, космическое агентство не ожидает запуска начальных элементов Gateway как минимум до декабря 2027 года.  Базовая оценка стоимости составляет 5,3 миллиарда долларов.

Текущие планы NASA предполагают использование Gateway в рамках миссии Artemis IV, которая в настоящее время запланирована на сентябрь 2028 года. К сожалению, текущая дата запуска Gateway уже на три месяца позже, чем необходимо для поддержки Artemis IV, второй миссии по высадке людей на Луну. Но это нормально. Есть много других движущихся частей для этой миссии, поэтому запуск в любое время в этом десятилетии был бы победой.

В отчет [Счетной палаты] включена полезная картинка, поясняющая сложную последовательность действий, которые должны произойти для того, чтобы Gateway был задействован в миссии Artemis IV:

1. Запуск начальных сегментов Gateway, силового и двигательного модуля, а также жилого модуля на гало-орбиту вокруг Луны;
2. Запуск корабля SpaceX Dragon XL для доставки грузов на Gateway;
3. Запуск нескольких космических кораблей SpaceX Starship для заправки лунного Starship, который затем полетит к Gateway и состыкуется с ним;
4. Запуск ракеты NASA Space Launch System с четырьмя астронавтами на борту космического корабля Orion, а также еще одним модулем Gateway — International Habitat;
5. После запуска Orion отделяется от ракеты и стыкуется с этим модулем;
6. Orion буксирует International Habitat к Gateway и пристыковывается; команда переходит на Gateway;
7. Двое членов экипажа садятся на корабль Lunar Starship и отправляются на Луну на шесть дней;
8. Lunar Starship возвращается к Gateway, а четыре астронавта возвращаются на Землю внутри Orion.

В отчете сдержанно отмечается, что этот план довольно сложен и сопряжен с серьезными рисками срыва графика.

«Эта миссия будет сложной, поскольку NASA необходимо будет координировать действия семи программ агентства, нескольких подрядчиков, которые поддерживают эти программы, и международных партнеров для выполнения миссии, — говорится в отчете. — Это также будет первый запуск модернизированной версии ракеты Space Launch System».

Трудности развития

В отчете также отмечается, что программа Gateway сталкивается с некоторыми довольно серьезными техническими трудностями. Одна из них связана с неисправным сетевым чипом, который обеспечивает связь по всей лунной космической станции. Его выход из строя может вызвать множество проблем на борту Gateway.

«Например, эти дефекты могут привести к неожиданному перезапуску бортовых компьютеров, — говорится в отчете. — Если сеть не функционирует должным образом, это может привести к потере контроля над Gateway. Руководители программы также обеспокоены тем, что они могут обнаружить больше дефектов в коммуникационной сети, основываясь на количестве уже обнаруженных».

Другой риск связан с так называемой «управляемостью стека». По сути, это означает, что поскольку Lunar Starship компании SpaceX намного массивнее Gateway, при его стыковке с космической станцией силовой и двигательный элемент (power and propulsion element — PPE) Gateway не сможет поддерживать правильную ориентацию всего стека (Gateway с пристыкованными космическими кораблями).

«По оценкам руководства программы, масса лунного посадочного модуля Starship примерно в 18 раз превышает значение, которое NASA использовало для разработки параметров управляемости PPE, — говорится в отчете. — Согласно руководству NASA по системному проектированию, запоздалые требования и изменения в конструкции могут привести к росту затрат и задержкам в графике».

В отчете также содержатся некоторые отрезвляющие выводы о потенциальной полезности Lunar Gateway для миссий на Марс. В прошлом представители NASA говорили о Gateway как о промежуточной площадке для космических кораблей и топливе для пилотируемых миссий на поверхность Марса. Однако проблема «управляемости стека» создает серьезные ограничения для размещения крупных транспортных средств для марсианского транзита. Более того, запланированный 15-летний срок службы Gateway может оказаться недостаточным для поддержки миссий на Марс.

«Gateway мог бы превысить запланированный 15-летний срок службы на орбите уже в 2042 году, когда пилотируемые миссии на Марс только начнутся», — говорится в отчете.

В целом, из отчета следует, что Gateway сильно отстает от графика и имеет ограниченное применение для посадок на Луну и Марс. В отчете говорится, что Gateway будет сложно реализовать одновременно с попытками создать программу освоения лунной поверхности. Но в остальном все идет отлично.

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: NASA’s Lunar Gateway has a big visiting vehicles problem

Дополнительная информация: Robert Zubrin — NASA’s Worst Plan Yet