По мере того как миссия Artemis II готовится к своей финальной и самой критической фазе — входу в атмосферу Земли — внимание сосредоточилось на потенциально уязвимом месте: тепловом щите космического корабля. Несмотря на то что на данный момент миссия является техническим триумфом, эксперты внимательно следят за тем, как капсула Orion справится с испепеляющим жаром при возвращении из глубокого космоса.
Физика входа в атмосферу
Чтобы понять масштаб ставок, необходимо взглянуть на колоссальные силы, которые будут задействованы. Ожидается, что космический корабль Orion войдет в атмосферу на скорости около 25 000 миль/ч (40 000 км/ч). При таких скоростях трение об атмосферу генерирует температуры, достигающие примерно 5 000 градусов по Фаренгейту (2 800 градусов Цельсия) — это почти половина температуры поверхности Солнца.
Тепловой щит не предназначен для того, чтобы оставаться в первозданном виде; это абляционный щит. Подобно зоне деформации автомобиля, он спроектирован так, чтобы разрушаться, сгорать и крошиться, унося интенсивное тепло от обитаемой капсулы.
Уроки Artemis I: проблема «отслоения кусков»
Текущие опасения вызваны наблюдениями, сделанными во время беспилотной миссии Artemis I. Хотя капсула вернулась благополучно, тепловой щит разрушался неравномерно. Вместо плавного, постепенного износа от него откалывались крупные куски материала.
По словам эксперта по физике Эда Маколея, это, вероятно, было вызвано запертыми газами внутри щита. По мере нагрева материала эти газы стремительно расширялись, из-за чего щит начал трескаться непредсказуемым образом, вместо того чтобы плавно «абляционно» испаряться.
Стратегический разворот: прямой vs. скачкообразный вход в атмосферу
Чтобы минимизировать этот риск для пилотируемой миссии Artemis II, NASA приняло решение о значительном изменении стратегии полета.
Ранее профиль миссии предполагал «скачкообразный вход» (skip reentry). При этом методе капсула лишь слегка касается верхних слоев атмосферы, чтобы сбросить скорость, прежде чем снова погрузиться в нее для окончательного спуска. Хотя это снижает перегрузки на экипаж, такой метод увеличивает общее время пребывания в зоне нагрева, давая запертым газам больше времени для расширения и повреждения щита.
Для Artemis II NASA переходит на профиль прямого входа в атмосферу, подобный методу, использовавшемуся в эпоху «Аполлонов»:
— Меньшая продолжительность: Короткий период воздействия снижает время, необходимое для расширения газов.
— Предсказуемость: Прямой вход в атмосферу легче моделировать и симулировать с высокой точностью.
— Компромисс: Хотя прямой вход подвергает астронавтов более высоким перегрузкам, они являются высококлассными профессионалами, способными справиться с физической нагрузкой.
Приемлем ли риск?
Хотя технический сдвиг обеспечивает дополнительный уровень безопасности, он не устраняет риск полностью. Тем не менее, в конструкцию заложен значительный «запас прочности». Даже нерегулярные повреждения, замеченные во время Artemis I, не нарушили целостность капсулы, что говорит о том, что щит гораздо прочнее, чем может показаться по его внешнему виду.
Успех миссии Artemis II на данный момент — от мощных возможностей ракеты Space Launch System (SLS) до точных орбитальных маневров — свидетельствует о том, что инженерные группы NASA работают с высокой уверенностью.
«Миссия стала невероятным успехом… Это только начало совершенно новой главы в освоении Луны человеком».
Заключение
Отдавая приоритет более быстрому и предсказуемому пути входа в атмосферу вместо более мягкого «скачкообразного» профиля, NASA активно решает проблему структурных аномалий, обнаруженных в ходе предыдущих испытаний. Этот стратегический маневр направлен на то, чтобы тепловой щит оставался эффективным, обеспечивая безопасное возвращение экипажа и будущее лунных исследований.
