Artemis II успешно завершает историческую 10-дневную миссию вокруг Луны

После 10 дней путешествия, преодолев более 800 000 километров и совершив исторический облет Луны, миссия Artemis II успешно вернулась на Землю в пятницу вечером. Космический аппарат Orion CM-003 «Integrity», служивший домом для экипажа из четырех человек с 1 апреля, вошел в атмосферу Земли над Тихим океаном, совершив приводнение у побережья Сан-Диего, Калифорния.

Приводнение «Integrity» произошло в пятницу, 10 апреля, в 17:07 по тихоокеанскому летнему времени (00:07 UTC в субботу, 11 апреля). Вход в плотные слои атмосферы, или момент, когда аппарат «Integrity» начал свое погружение в атмосферу Земли, произошел за 13 минут до приводнения, в 16:54 по тихоокеанскому летнему времени (11:54 UTC). В этот момент Orion двигался со скоростью более 38 000 км/ч, что стало самым быстрым входом в атмосферу пилотируемого космического корабля со времен миссии «Аполлон-17» в 1972 году.

Обзор миссии Artemis II

Запуск Artemis II состоялся на ракете Space Launch System (SLS) со стартового комплекса 39B (LC-39B) Космического центра Кеннеди в среду, 1 апреля, в 18:35 по восточному летнему времени (22:35 UTC). На борту Orion «Integrity» находились трое астронавтов НАСА — командир Рейд Уайзман, пилот Виктор Гловер и специалист по миссии Кристина Кох — а также астронавт Канадского космического агентства (CSA), специалист по миссии Джереми Хансен.

Все компоненты ракеты SLS и корабля Orion функционировали без отклонений во время запуска и подъема. Ракета SLS вывела «Integrity» на настолько точную траекторию, что несколько запланированных коррекций орбиты были отменены.

После демонстрации операций сближения с верхней ступенью ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) ракеты SLS в первый полетный день, «Integrity» задействовал основной двигатель AJ10 своего Европейского сервисного модуля (ESM) на второй полетный день для проведения маневра выхода на транслунную траекторию — первого за более чем 52 года. В течение следующих нескольких дней экипаж Artemis II проводил разнообразные эксперименты, демонстрации и испытания на Orion, подтверждая работоспособность ключевых систем и процедур для будущих миссий Artemis к Луне.

Наконец, на шестой полетный день, после вхождения в сферу лунного притяжения днем ранее, «Integrity» и его экипаж совершили облет Луны. В течение запланированного семичасового периода наблюдений экипаж рассматривал ближнюю и дальнюю стороны Луны через иллюминаторы Orion, делал снимки лунной поверхности и обсуждал различные области, представляющие научный интерес, с научными группами на Земле. Во время периода потери связи, когда Луна блокировала обзор Земли для «Integrity», экипаж достиг самой дальней точки своего путешествия — 406 771 км от Земли — побив рекорд «Аполлона-13» как самый далекий пилотируемый космический полет в истории. В своей ближайшей точке к Луне «Integrity» находился на расстоянии 6 545 км от лунной поверхности.

Период лунного облета завершился солнечным затмением, во время которого, с точки зрения экипажа, Луна закрыла Солнце на 57 минут. Затмение позволило наблюдать солнечную корону и свечение Земли — отраженный от Земли свет, освещающий ночную сторону Луны. На протяжении всего лунного облета экипаж регулярно снимал фото и видео, некоторые из которых уже были опубликованы НАСА.

На обратном пути от Луны экипаж провел дополнительные демонстрации и эксперименты с Orion, включая демонстрацию радиационной защиты. Экипаж также уделил время для подведения итогов лунного облета с научной группой, обсуждая записи и анализируя снимки, сделанные во время пролета. Четыре члена экипажа также участвовали в нескольких запланированных публичных мероприятиях и пресс-конференциях во время полета к Луне и обратно.

Возвращение на Землю

Десятый полетный день, день входа в атмосферу и посадки, начался с того, что Кристина Кох и Джереми Хансен продолжили подготовку «Integrity» к возвращению на Землю. Это включало удаление груза и сетчатых креплений, переустановку их кресел в центре Orion и закрепление незакрепленных предметов в капсуле. Экипаж также проверил графики входа в атмосферу, участвовал в брифинге по погодным условиям для спасательной операции и получил обновленную информацию о состоянии спасательных сил в Тихом океане.

Как и при запуске, перед посадкой космического корабля необходимо соблюсти ряд погодных критериев. Для приводнения и спасательных операций Artemis II высота волн, скорость ветра и облачность должны были находиться в определенных заранее установленных пределах, а выбранное место приводнения должно было обеспечивать хорошие условия видимости. В частности, не должно было быть осадков или гроз в радиусе 55,56 км от выбранного места посадки, высота волн не должна была превышать 1,8 м, а скорость ветра — 25 узлов.

«Integrity» завершил свой третий и последний маневр коррекции траектории возвращения в момент времени миссии (MET) MET+08:20:33 суток. Этот финальный маневр обеспечил нахождение «Integrity» на правильной траектории для входа в атмосферу Земли. Миссии Artemis II не потребовался отдельный маневр деорбитации, как это часто бывает с миссиями на низких околоземных орбитах, поскольку траектория возвращения была установлена еще при маневре выхода на транслунную траекторию на второй полетный день. Все последующие коррекции траектории после второго полетного дня были лишь незначительными уточнениями для поддержания корабля на заданном пути.

Надев свои оранжевые скафандры и пристегнувшись к креслам, экипаж и «Integrity» были полностью готовы к посадке. Аппарат «Integrity» и его ESM разделились за 42 минуты до приводнения, и в 16:37 по тихоокеанскому летнему времени (11:37 UTC) капсула провела маневр корректировки траектории и серию кренящихся маневров, чтобы увеличить расстояние от ESM. Европейский сервисный модуль сгорел в атмосфере во время входа и не был обнаружен.

Затем «Integrity» продолжил движение к атмосфере Земли, ускоряясь вплоть до момента входа в ее плотные слои. Всего за несколько мгновений до начала этого этапа «Integrity» достиг своей максимальной скорости за миссию — 38 405 км/ч.

Вход в атмосферу начался, когда «Integrity» находился на высоте 122 км над поверхностью Земли. В 16:53 по тихоокеанскому летнему времени (11:53 UTC), когда плазма начала образовываться вокруг внешней поверхности капсулы из-за атмосферного трения, «Integrity» вошел в запланированный период потери связи, который длился около шести минут. Капсула была вынуждена войти в этот период из-за того, что внешняя плазма блокировала радиосвязь с кораблем. В течение этих шести минут капсула испытывала пиковые тепловые нагрузки, а экипаж ощущал перегрузки до 3,9 G.

После того как «Integrity» вышел из периода потери связи и связь с экипажем была восстановлена, капсула продолжила снижение через атмосферу, после чего сбросила свою переднюю крышку. В 17:03 по тихоокеанскому летнему времени (00:03 UTC), на высоте 6,70 км, были выпущены три тормозных парашюта, начав процесс замедления «Integrity» до скорости приводнения. Минуту спустя, на высоте 1,83 км, тормозные парашюты были отстрелены, и раскрылись основные парашюты. После полного раскрытия скорость «Integrity» значительно снизилась, и капсула мягко опускалась сквозь атмосферу со скоростью около 32 км/ч.

Наконец, после исторического путешествия протяженностью более 800 000 км, Artemis II приводнился в Тихом океане у побережья Сан-Диего, Калифорния, в 17:07 по тихоокеанскому летнему времени (00:07 UTC).

Сразу после посадки система управления реактивными двигателями «Integrity», использующая токсичные высокоэнергетические топлива, была отключена и приведена в безопасное состояние. Рядом с зоной приводнения «Integrity» находился корабль USS John P. Murtha, с которого спасательные команды были направлены к месту посадки на вертолетах и лодках. Экипажу Artemis II помогли выйти из «Integrity», и он был доставлен на USS John P. Murtha вертолетом в течение двух часов после приводнения, где прошел медицинское обследование.

После прохождения медицинского обследования после приводнения экипаж будет доставлен на побережье Калифорнии, чтобы сесть на самолет и отправиться в Космический центр Джонсона НАСА в Хьюстоне, штат Техас. Тем временем, «Integrity» будет обесточен, поднят и доставлен на берег позднее.

Расследование состояния теплозащитного экрана Orion и изменения траектории

Миссия Artemis I, беспилотный предшественник Artemis II, была запущена в ноябре 2022 года с Orion CM-002 и успешно приводнилась в Тихом океане в начале декабря. Послеполетные инспекции Orion после входа в атмосферу и приводнения выявили значительное обугливание и чрезмерную потерю абляционного материала AVCOAT, использовавшегося на теплозащитном экране капсулы. Хотя НАСА сообщило, что температура внутри жилого отсека Orion никогда не превышала допустимых пределов, агентство предприняло масштабное расследование проблем с теплозащитным экраном Artemis I.

Artemis I ознаменовала первое применение НАСА траектории входа в атмосферу с использованием «скачкообразного» профиля. Во время входа Orion погружался в верхние слои атмосферы Земли, используя атмосферное сопротивление для замедления, а затем применял свою аэродинамическую подъемную силу для увеличения высоты и «выхода» из атмосферы. Затем капсула совершала второе и окончательное снижение в атмосферу, завершаясь приводнением в Тихом океане. Этот «двухступенчатый» профиль входа обеспечивал большую гибкость траектории и увеличенные возможности по дальности, а также снижал общую перегрузку, которую испытывали астронавты внутри капсулы.

Расследование НАСА относительно теплозащитного экрана Artemis I показало, что значительное обугливание и потеря AVCOAT были вызваны именно этим профилем входа со «скачком». Во время первого погружения Orion в атмосферу внешняя поверхность капсулы и теплозащитный экран подвергались нагреву из-за атмосферного трения. Хотя скорость внешнего нагрева снижалась между первым и вторым погружениями, материал AVCOAT сохранял тепловую энергию и выделял газы, связанные с его абляционными свойствами. Однако из-за низкой проницаемости (или пористости) AVCOAT эти газы оказались заперты внутри материала, и когда атмосферное давление начало увеличиваться во время второго погружения, материал AVCOAT в теплозащитном экране подвергся растрескиванию и неравномерной абляции.

По завершении проверки НАСА объявило, что будет использовать тот же дизайн теплозащитного экрана на основе AVCOAT с Artemis I для Orion, предназначенного для полета на Artemis II, решив изменить траекторию входа капсулы в атмосферу, а не заменять теплозащитный экран. Эта измененная траектория предполагает более крутой угол снижения «Integrity» во время входа в атмосферу по сравнению с Orion CM-002 на Artemis I, что ограничивает воздействие тепловой среды, вызвавшей эрозию, наблюдаемую на Artemis I. Эта модифицированная траектория входа не будет использовать технику «скачка», применявшуюся на Artemis I.

Хотя «Integrity» безопасно приводнился в Тихом океане, НАСА планирует тщательно исследовать теплозащитный экран и определить, как он функционировал при новой траектории. Результаты этих исследований будут использованы для будущих миссий Artemis к Луне.