Почему так трудно полететь на Луну даже спустя пять десятилетий после "Аполлона"

CNN:   В сотнях тысяч миль за пределами Земли космический аппарат размером с телефонную будку находится на пути к решению задачи, которую более 50 лет не решал ни один аппарат, запущенный из Соединенных Штатов.

Лунный спускаемый аппарат под названием Odysseus ("Одиссей" )или IM-1, созданный хьюстонской компанией Intuitive Machines, направляется к Луне. Робот-исследователь готовится к ужасающим моментам неопределенности, пытаясь снизить свою скорость примерно на 4026 миль в час (1800 метров в секунду), чтобы мягко опуститься на поверхность Луны. Космический аппарат находится на пути к посадке вблизи южного полюса Луны в 17:30 по восточному времени в четверг, что было перенесено с более раннего прогноза на 17:49 по восточному времени.

Ожидается, что прямая трансляция исторического события начнется примерно в 16:00 по восточному времени на веб-сайте частной компании.

Успех не гарантирован. В случае неудачи "Одиссей" станет третьим лунным аппаратом, который менее чем за год потерпит крушение на Луне. Первая за 47 лет миссия российского лунного модуля "Луна-25" потерпела неудачу в августе 2023 года, когда он совершил аварийную посадку. Hakuto-R, посадочный модуль, разработанный японской компанией Ispace, постигла аналогичная участь в апреле прошлого года.

В целом, более половины всех попыток высадки на Луну закончились неудачей — серьезные шансы для подвига, впервые совершенного человечеством почти 60 лет назад.

Советский космический аппарат “Луна-9” стал первым космическим аппаратом, совершившим контролируемую, или "мягкую", посадку в феврале 1966 года. Вскоре за этим последовали Соединенные Штаты, когда их роботизированный космический аппарат Surveyor 1 приземлился на поверхности Луны всего четыре месяца спустя.

С тех пор только три другие страны — Китай, Индия и Япония — достигли такого рубежа. Все три достигли Луны с помощью роботизированных транспортных средств впервые в 21 веке. Индия и Япония совершили монументальный подвиг всего за последние шесть месяцев, спустя долгое время после того, как американо-советская космическая гонка сошла на нет. США остаются единственной страной, которая отправляла людей на поверхность Луны, последний раз в 1972 году с миссией "Аполлон-17".

Но с тех пор правительство США даже не пыталось осуществить мягкую посадку — с астронавтами на борту или без них. Частная космическая компания Astrobotic Technology надеялась, что ее лунный спускаемый аппарат Peregrine войдет в историю после своего недавнего январского запуска, но компания отменила попытку посадки всего через несколько часов после старта из-за критической утечки топлива и аппарат сгорел в атмосфере Земли.

«Восстановление прежних знаний и опыта является важной частью задачи для США», заявил CNN Скотт Пейс, директор Института космической политики Университета Джорджа Вашингтона.

«Мы учимся делать то, чего не делали долгое время, и то, что вы видите, — это организации, которые снова учатся летать», - сказал Пейс. “Полет на Луну — это дело не только храброго или блестящего астронавта. Это вопрос целых организаций, которые устроены, обучены и оснащены для того, чтобы отправиться туда. То, что мы делаем сейчас, по сути, восстанавливает часть опыта, который у нас был во время Apollo, но был утрачен за последние 50 лет”.

Технические ноу-хау, однако, являются лишь частью уравнения, когда речь заходит о высадке на Луну. Большинство препятствий - финансовые.

Новая модель

На пике программы "Аполлон" бюджет НАСА составлял более 4% всех государственных расходов. Сегодня бюджет космического агентства составляет одну десятую от этого размера, что составляет всего 0,4% всех федеральных расходов, даже несмотря на то, что оно пытается вернуть американских астронавтов на Луну в рамках программы Artemis.

«Над "Аполлоном" работали буквально сотни тысяч людей. В цифрах 1960-х годов эта программа стоила 100 миллиардов долларов. В сегодняшних долларах это была бы программа стоимостью в несколько триллионов долларов», - сказал Грег Отри, директор по космическому лидерству в Школе глобального менеджмента Thunderbird при Университете штата Аризона. «С этим просто ничто не сравнится».

Лунные аппараты 21-го века пытаются достичь многих из тех же целей за небольшую часть стоимости.

По словам государственного министра науки и технологий Индии Джитендры Сингха, посадочный модуль "Чандраян-3", который стал первым космическим аппаратом страны, благополучно достигшим поверхности Луны в августе 2023 года, обошелся примерно в 72 миллиона долларов.

Ракета Индийской организации космических исследований, на борту которой находится лунный модуль "Чандраян-3", стартует с космического центра Сатиш Дхаван в Шрихарикоте, у побережья штата Андхра-Прадеш, 14 июля 2023 года. - R. Satish Baby/AFP/Getty Images

“Стоимость ”Чандраяна-3" составляет всего 600 крор рупий (72 миллиона долларов США), в то время как голливудский фильм о космосе и Луне стоит более 600 крор", - сказал Сингх в интервью индийскому изданию Economic Times в августе.

В США НАСА пытается резко снизить цены, передавая проектирование небольших роботизированных космических аппаратов частному сектору на аутсорсинг в рамках своей коммерческой программы обслуживания полезной нагрузки на Луну, или CLPS.

Astrobotic была первой компанией, совершившей полет в рамках инициативы CLPS, и после январской неудачи Intuitive Machines подхватила эстафету, нацелившись на мягкую посадку Odysseus вблизи южного полюса Луны в четверг.

“Мы летим в тысячу раз дальше, чем Международная космическая станция”, - заявил CNN президент и исполнительный директор Intuitive Machines Стив Алтемус. “И затем, вдобавок ко всему, вы ставите цель: сделать это за 100 миллионов долларов, когда в прошлом это делалось за миллиарды долларов”.

Почему мы не можем просто повторить Apollo

Также нереалистично ожидать, что НАСА или один из его партнеров могли бы просто вытащить чертежи лунного посадочного модуля 1960-х годов и воссоздать его с нуля. Большая часть технологий, использовавшихся в этих миссиях, давно вышла из употребления, отброшенная в сторону огромными скачками в вычислительной мощности и материаловедении, достигнутыми за последние полвека.

Каждое оборудование на лунном спускаемом аппарате должно быть получено из современных цепочек поставок, которые выглядят совсем иначе, чем в 20—м веке, или спроектировано и изготовлено заново. И каждый датчик и электронный компонент на космическом корабле должны быть созданы таким образом, чтобы выдерживать суровые условия космического пространства, процесс, который промышленность называет “закалкой”.

Лунный модуль Eagle, на борту которого находились первые люди, достигшие Луны, спускается во время миссии "Аполлон—11" 20 июля 1969 года. Это составное изображение, состоящее из двух отдельных снимков. - Space Frontiers/Archive Photos/Getty Images

Известно, что миссии "Аполлон" управлялись компьютерами, менее мощными, чем современные смартфоны. Но космические полеты слишком сложны и опасны, чтобы напрямую использовать достижения вычислительной техники для более простых и дешевых полетов на Луну.

«Высадка на Луну сильно отличается от программирования игры. Особенность iPhone в вашем кармане в том, что таких вещей миллионы. В то время как при космических запусках их, возможно, всего несколько», - сказал Пейс. «iPhone - это, конечно, замечательная инновация, в которой скрыты сотни, если не тысячи нововведений, но она также выигрывает от простых цифр. И поэтому у нас действительно не было такого при посадках на Луну».

Опасный спуск

И хотя за последние пять десятилетий технологии продвинулись вперед, фундаментальные проблемы высадки на Луну остаются прежними. Во—первых, это огромное расстояние - это примерно четверть миллиона миль (402 000 километров) пути от Земли до Луны. Если бы вы могли доехать на автомобиле до Луны с постоянной скоростью 60 миль в час (97 километров в час), это заняло бы более пяти месяцев.

«Некоторые люди сравнивают это с ударом по мячу для гольфа в Нью-Йорке и попаданием его в определенную лунку в Лос-Анджелесе. Такую точность на большом расстоянии невероятно трудно достичь», - сказал Пейс.

Затем, есть сложный лунный рельеф. Луна покрыта потухшими вулканами и глубокими кратерами, что затрудняет поиск плоских зон для посадки.

Диспетчеры собрались вокруг руководителя управления полетами НАСА Глинна Ланни (сидит на переднем плане) в диспетчерской того, что сейчас называется космическим центром Джонсона в Хьюстоне, во время проблемного полета "Аполлона-13" на Луну 15 апреля 1970 года. - Space Frontiers/Archive Photos/Getty Images

«Аполлон-11 обязательно потерпел бы крушение и был бы уничтожен, если бы приземлился на том месте, на которое первоначально намечался спуск», - сказал Отри. «Нил Армстронг буквально смотрел в окно. Он провел посадочный модуль над полем из валунов и большим кратером и нашел безопасное место для посадки, когда топлива едва хватало. Если бы не было опытного пилота, который мог бы управлять им, посадочный модуль, безусловно, потерпел бы крушение.»

Без помощи человеческих глаз внутри космического корабля современные роботы-лунатики используют камеры, компьютеры и датчики, оснащенные программным обеспечением и искусственным интеллектом, чтобы безопасно найти место посадки — и избежать валунов и кратеров — во время окончательного спуска. И даже люди в залах управления полетами на Земле не могут помочь космическому кораблю в эти последние, критические секунды перед приземлением.

«Требуется время, чтобы сигнал поднялся и вернулся обратно, в общей сложности около трех секунд в оба конца» - сказал Пейс. «За это время многое может пойти не так. Поэтому, когда транспортное средство действительно приземляется, оно в значительной степени предоставлено самому по себе».

Неудача — это вариант развития событий

На заре космической гонки 20-го века гораздо больше космических аппаратов совершало аварийную посадку на Луну, чем благополучно приземлялось. Компании и правительства, стремящиеся сегодня к Луне — стремясь к более дешевым ценам при внедрении современных технологий, — признают это наследие.

А коммерческие партнеры НАСА, возможно, еще охотнее пойдут на риск, когда будут делать свои лунные снимки.

“Коммерческие компании принесли с собой эту итеративную модель быстрого выхода из строя. Выпустите продукт, дайте ему взорваться, выясните, что вы сделали неправильно, исправьте это и начинайте снова”, - сказал Отри. “Правительство США работает не так. Потому что, если ваш проект погибнет, ваша правительственная карьера пойдет прахом”.

Спускаемый аппарат Советского Союза "Луна-9" был первым беспилотным космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на Луну. Зеркало и антенна "Луны-9" видны на этом снимке поверхности Луны, полученном зондом 7 февраля 1966 года. - AP

Со своей стороны, даже НАСА признает, что 100%-ный успех его партнерам не гарантирован.

“Мы всегда рассматривали эти первоначальные поставки CLPS как своего рода учебный опыт”, - сказал Джоэл Кернс, заместитель помощника администратора управления научных миссий НАСА, во время брифинга 13 февраля. “Мы знали, что идем на это... мы не верили, что успех гарантирован”.

Однако есть надежда, что неудачи на раннем этапе приведут к повторяющимся успехам в дальнейшем. Уже ясно, что многие из современных участников лунной гонки готовы оправиться от своих первоначальных неудач.

И Ispace — японская компания, которая в прошлом году столкнулась с программным сбоем, завершившим миссию, - и Astrobotic, потерявшая свой посадочный модуль Peregrine из—за проблемы с топливом, уже готовят вторые попытки.

“Все, кто участвовал в этих миссиях, были новичками. Эти люди делают это впервые, и ничто не заменит этот опыт. Это похоже на ваш первый самостоятельный полет”, - сказал Пейс. “Да, они терпят неудачу, и некоторые компании обанкротятся. Но если они извлекут уроки из этой неудачи и вернутся, то у вас будет сильная команда. На самом деле речь идет о воспитании нового поколения”.