Космическая движуха

Фото: iStock

ВАШИНГТОН — Поскольку Сенат продвигает законопроект, который поручит НАСА поддерживать миссии по удалению орбитального мусора, агентство определяет роль, которую оно возьмет на себя, помогая Министерству торговли в создании новой системы координации космического движения.

Комитет Сената по торговле одобрил Закон «Об устойчивости орбит» на основе голосования во время исполнительной сессии 27 июля. Версия законопроекта прошла через Сенат в прошлом году, но не была принята Палатой представителей.

«Закон об орбитах» даст НАСА возможность исследовать, разрабатывать и демонстрировать ключевые технологии для удаления орбитального мусора», - сказал в своем выступлении на сессии сенатор Дж. Джон Хикенлупер (D-Colo.), ведущий спонсор законопроекта. «Этот двухпартийный законопроект гарантирует, что Соединенные Штаты останутся лидером в ответственном и устойчивом использовании космического пространства».

Суть законопроекта предписывает НАСА создать активную программу удаления мусора. Она будет включать финансирование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «с целью устранения пробелов в коммерческих возможностях и обеспечения потенциальных будущих миссий по устранению такого орбитального мусора», - говорится в законопроекте. НАСА также профинансирует демонстрационную миссию по удалению мусора и позволит ему и другим агентствам приобретать услуги по удалению мусора.

Версия «Закона об орбитах», одобренная комитетом, отличается от версии, представленной ранее в этом году. Среди изменений - раздел, в котором первоначально содержался призыв к НАСА разработать приоритетный список орбитального мусора для удаления. В новой версии эта ответственность вместо НАСА возложена на Министерство торговли.

Министерство торговли через свое Управление космической торговли разрабатывает систему координации космического движения, называемую Системой координации космического движения (TraCSS), которая возьмет на себя функции по управлению гражданским космическим движением, которыми в настоящее время занимается Министерство обороны. Это предполагает сбор данных из Министерства обороны и других источников и их использование для предупреждения о возможном близком приближении мусора к операторам спутниковой связи.

Пока Управление космической торговли (OSC) возглавляет TraCSS, НАСА будет играть определенную роль. В видеопрезентации от 28 июля, посвященной обновлению работы над TraCSS, официальные лица из управления и НАСА объяснили, что НАСА будет отвечать за один из трех элементов TraCSS, называемый HORIZON, который будет сосредоточен на исследованиях и разработках.

«В этой роли мы будем создавать интегрированную среду разработки, чтобы предоставлять OSC информацию и рекомендации по новым источникам данных о космической обстановке и сервисам, которые могли бы обеспечить лучшую координацию космического движения», - сказала Сандра Коннелли, заместитель помощника администратора Директората научных миссий НАСА.

Она описала HORIZON как «песочницу» для продвижения исследований в области осведомленности о космической ситуации и координации космического движения, которая служит тестовой средой для выполнения этой работы без ущерба для операционной системы TraCSS. НАСА будет работать над созданием HORIZON «как можно быстрее», а также начнет сотрудничать с исследовательским сообществом в соответствующих мероприятиях по поддержке TraCSS к концу года.

На HORIZON также будет размещена версия основной системы TraCSS, позволяющая тестировать новые сервисы, сказала Сэнди Магнус, главный инженер по TraCSS в OSC. «Мы можем провести проверку в соответствующей среде, чтобы убедиться, что новые возможности, которые мы внедряем, работают правильно и ничего не нарушают».

Обновление TraCSS

Двумя другими элементами, возглавляемыми OSC, являются OASIS, который будет служить хранилищем данных о космической обстановке, и SKYLINE, который будет предоставлять прикладные услуги по координации космического движения, такие как предупреждения о сближении.

В настоящее время основное внимание в TraCSS уделяется разработке системы для того, что OSC называет «первой фазой», которая ориентирована на отслеживание объектов на орбите. Магнус сказал в видео, что за этим последует вторая фаза, чтобы обеспечить уведомления об избежании столкновений при запуске, или COLA, и третья фаза, отслеживание повторных входов.

По ее словам, первая фаза сама по себе будет поэтапно настраиваться в режиме «ползать, ходить, бегать», а первоначальная возможность будет готова к сентябрю 2024 года. «То, что мы запланировали, - это очень медленный переход от коммерческой отрасли, получающей данные от Министерства обороны, к TraCSS таким образом, чтобы это не мешало текущим операциям и позволяло всем чувствовать себя комфортно».

Первоначальная версия, которая будет готова к сентябрю 2024 года, получившая название Phase 1.0, в значительной степени повторит то, что Министерство обороны предлагает сейчас. «Наш подход заключается в том, чтобы не причинять вреда», - сказала она, принимая данные и создавая предупреждения об потенциально опасных ситуациях сближения объектов. Одно из изменений будет заключаться в том, что TraCSS будет проверять соединения каждые четыре часа, в два раза чаще, чем Министерство обороны делает сегодня. TraCSS также улучшит учет данных о местоположении спутников от спутниковых операторов, что позволит более точно прогнозировать соединения.

По словам Магнуса, Phase 1.1 будет включать исправления ошибок. К началу 2025 года TraCSS перейдет к Phase 1.2, которая добавит мониторинг целостности данных. Phase 1.3, во втором квартале 2025 года, добавит то, что она назвала «функцией планирования миссии», где служба будет запрашивать дополнительные данные отслеживания для выбранных соединений, которым требуются данные более высокого качества. К сентябрю 2025 года Phase 1.4 передаст анализ конъюнкции коммерческому поставщику и создаст общедоступный интерфейс для TraCSS.

Магнус не предоставил график второго и третьего этапов, но заявил, что ведомство обсуждает с Федеральным управлением гражданской авиации потребности в запуске COLA на втором этапе. Управление удалением мусора будет более сложным, при этом потребуется координация с Министерством обороны и FAA, сказала она.

На Международной космической станции продолжается полет российских участников 69-й длительной экспедиции — космонавтов Роскосмоса Сергея Прокопьева, Дмитрия Петелина и Андрея Федяева.

31 июля по программе полета российского сегмента станции выполнены:

• подготовка к выходу в открытый космос по российской программе (ВКД-60), запланированному на 9 августа — изучение бортовой документации и предварительной циклограммы выхода, поиск оборудования и инструментов для выхода, оценка функционального состояния мышечного аппарата рук у космонавтов;

• эксперимент «Экон-М» (фотосъемка Земли для оценки экологической обстановки);

• работы с ассенизационно-санитарным устройством (туалет) в многоцелевом лабораторном модуле «Наука»;

• наддув атмосферы МКС азотом из баллонов грузового корабля «Прогресс МС-23» на 10 мм рт.ст.;

• техническое обслуживание систем обеспечения жизнедеятельности.

Ракета Antares компании Northrop Grumman выкатывается из ангара на острове Уоллопс, штат Вирджиния. Два российских двигателя видны на задней панели первой ступени.НАСА/Патрик Блэк

Последний вдох в давней связи между Россией и Украиной в области ракетостроения может произойти на этой неделе в неожиданном месте — сельских водно-болотных угодьях восточной Вирджинии — на другом конце света от полей сражений, где вооруженные силы этих стран вовлечены в смертельный конфликт.

Коммерческая ракета Antares, принадлежащая американскому аэрокосмическому и оборонному подрядчику Northrop Grumman, должна стартовать с острова Уоллопс, штат Вирджиния, уже во вторник вечером, выводя на орбиту автоматизированный корабль снабжения Cygnus для полета на Международную космическую станцию. Ракета Antares при запуске будет приводиться в действие двумя двигателями российского производства, установленными в нижней части ракеты-носителя первой ступени, построенной в Украине.

Именно так Northrop Grumman запустила большинство из своих 19 миссий по пополнению запасов на космической станции с 2013 года, но миссия на этой неделе станет последним полетом Antares с использованием российских и украинских компонентов. Northrop Grumman заключила партнерство с компанией Firefly Aerospace, которая уже построила и запустила собственную небольшую орбитальную ракету-носитель, для разработки новой первой ступени американского производства взамен украинской ракеты-носителя. Firefly поставит семь собственных двигателей, называемых Miranda, для запуска каждой из ракет нового поколения Antares в космос.

Санкции, введенные после вторжения России в Украину в феврале 2022 года, разорвали большинство связей между западными компаниями и российской промышленностью, не говоря уже об ухудшении политической поддержки таких партнерств. Это обострило отношения между Соединенными Штатами и Россией на МКС, но на данный момент эта программа, похоже, рассчитана на продолжение полетов по крайней мере до 2030 года.

Northrop Grumman потеряла доступ к российским двигателям РД-181, которые она закупала у московской компании «Энергомаш», одного из ведущих российских производителей ракетных двигателей. А последствия боевых действий на Украине угрожали прервать производство новых корпусов ракет Antares на заводе «Южмаш" в Днепре. Сам завод был целью российских ракетных ударов.

Долгая история

Россия и Украина сотрудничают в ракетных программах с начала космической эры, когда они были частями Советского Союза. Заводы на Украине производили баллистические ракеты, предназначенные для советских ядерных ударов по Соединенным Штатам, а Украина производила детали, которые шли на ракеты и спутники, собранные в России.

Когда в конце 2000—х годов Orbital Sciences — коммерческая космическая компания, ныне поглощенная Northrop Grumman, - приступила к проектированию грузовой ракеты Antares, она увидела готовых партнеров в России и Украине. Компания Orbital Sciences совместно с двумя украинскими компаниями, «Южное» и «Южмаш», приступила к созданию ускорителей Antares на основе конструкции, уже используемой в ракете «Зенит», которая летала с 1980-х годов с использованием смеси украинских и российских технологий.

В качестве основной двигательной установки Orbital Sciences выбрала оставшиеся ракетные двигатели НК-33 от советской лунной ракеты Н1. Это оказалось ошибкой, уроком, извлеченным в 2014 году, когда отказ двигателя привел к взрыву ракеты Antares через несколько секунд после старта, уничтожив грузовой корабль Cygnus, направлявшийся к космической станции.

Инженеры переработали ракету для использования новых двигателей РД-181 российского концерна «Энергомаш» и запустили три рейса Cygnus для пополнения запасов на станцию с помощью ракет United Launch Alliance Atlas V. Модернизированная конфигурация ракеты Antares, Antares 230, начала летать в 2016 году и провела 12 успешных запусков подряд.

Но эти успехи были на фоне ухудшения российско-украинских отношений. Последний запуск ракеты «Зенит», на которой основана конструкция Antares, произошел в 2017 году.

Ракеты "Циклон" и "Зенит", собранные на заводе "Южмаш", Днепр, СССР.Антуан ДЬЕРИ / Sygma через Getty Images

Примерно год назад, спустя месяцы после того, как российско-украинский конфликт перерос в горячую войну, Northrop Grumman объявила, что спроектирует и разработает полностью американскую ракету Antares с Firefly, которая может быть готова к полету к концу 2024 года. Компания называет версию ракеты Antares, которая будет снята с производства после запуска на этой неделе, Antares 230+, в то время как новый вариант с разгонной ступенью Firefly будет называться Antares 330.

Курт Эберли, директор программ космических запусков Northrop Grumman, заявил в воскресенье, что запуск ракеты Antares 330 ожидается не ранее середины 2025 года. До тех пор Northrop приобрела у SpaceX три запуска Falcon 9, чтобы продолжать отправлять грузовые корабли Cygnus на космическую станцию примерно два раза в год. Первый грузовой полет Cygnus на Falcon 9 запланирован на декабрь с мыса Канаверал, штат Флорида.

SpaceX и Northrop Grumman заключили многомиллиардные контракты с НАСА на поставку материалов и грузов на космическую станцию. В отличие от Cygnus компании Northrop, грузовая капсула Dragon компании SpaceX может возвращать оборудование и научные образцы на Землю.

«Первая и первостепенная цель нашей миссии - удовлетворить потребности космической станции и астронавтов, поэтому, конечно, когда нам придется переключиться на новую ракету-носитель... мы более чем счастливы сделать это», - сказал Стив Крейн, вице-президент Northrop Grumman по гражданским и коммерческим космическим программам. «Мы постоянно сотрудничаем с нашими конкурентами, и мы, безусловно, делаем это с SpaceX здесь».

По условиям контракта с НАСА с фиксированной ценой Northrop Grumman готова оплатить любые дополнительные расходы, связанные с выполнением своих грузовых миссий. В дополнение к оплате базовой цены за запуск SpaceX, Крейн сказал, что Northrop оплачивает некоторые модификации обтекателя полезной нагрузки Falcon 9 для размещения космического корабля Cygnus (предположительно, для поздней загрузки груза), а также модернизацию наземных объектов на мысе Канаверал. В грузовых полетах Dragon компании SpaceX не используется обтекатель полезной нагрузки.

Northrop Grumman надеется, что модернизированная ракета Antares 330 будет готова к эксплуатации после выполнения следующих трех полетов по пополнению запасов Cygnus на ракетах SpaceX. В настоящее время планируется выполнить оперативную миссию по пополнению запасов Cygnus во время первого полета Antares 330, но еще предстоит завершить большую работу над двигателем Miranda от Firefly, который не был испытан в полном объеме. Эберли сказал, что испытательный запуск Miranda запланирован на эту осень.

В пользу Northrop Grumman говорит тот факт, что в конструкции Antares 330 будет использоваться тот же твердотопливный двигатель верхней ступени, что и в текущей конфигурации ракеты Antares. Разгонный блок построен собственными силами Northrop Grumman.

Новая ракета Antares 330 сможет выводить на орбиту более тяжелые полезные грузы, почти на 30 процентов больше, чем ракета Antares 230, которая вскоре будет выведена из эксплуатации. В конечном счете, Northrop и Firefly хотят превратить ракету Antares в пока еще неназванную ракету-носитель средней грузоподъемности с более мощным разгонным блоком. Цель состоит в том, чтобы создать ракету-носитель, которая сможет конкурировать за военные и коммерческие контракты на запуски с ракетами средней и большой мощности, разрабатываемыми Relativity Space и Rocket Lab.

«Это позволит действительно вывести ракету на низкую околоземную орбиту весом около 16 000 кг (около 35 000 фунтов), так что это удвоит возможности ракеты, на которой мы сейчас летаем», - сказал Эберли.

Firefly заявила, что ракета средней грузоподъемности, которую она разрабатывает совместно с Northrop Grumman, «превратится в многоразовый аппарат» после первоначальных полетов в качестве одноразовой пусковой установки.

Это не первая попытка Northrop Grumman создать ракету большего размера, чем Antares. Northrop отказалась от предложенной ракеты под названием OmegA в 2020 году после того, как проиграла ULA и SpaceX по прибыльному контракту на военные запуски.

Cygnus от Northrop обладает уникальными возможностями

Запуск на этой неделе ознаменует 20-й полет космического аппарата Cygnus к МКС и 19-ю оперативную миссию. Он летал не так часто, как грузовой корабль SpaceX Dragon, но НАСА хочет сохранить космический корабль Cygnus в полете, потому что он предоставляет станции несколько уникальных возможностей.

Одним из них является способность космического аппарата Cygnus поддерживать высоту станции. Корабль снабжения Northrop - единственный нероссийский корабль, обладающий такими возможностями, и в то время, когда американо-российские отношения напряжены, ясно, что это важно для НАСА.

У Cygnus также больший герметичный объем, чем у космического корабля Dragon SpaceX, и у него более широкий люк, позволяющий астронавтам переносить большие стеллажи с оборудованием с Cygnus на космическую станцию. Из-за этого НАСА обычно использует космический корабль Cygnus для доставки свежих кислородных баллонов на станцию. Dragon от SpaceX обладает уникальной способностью доставлять негерметичные грузы, такие как новые солнечные батареи, которые НАСА недавно установило за пределами космической станции.

Космический корабль Northrop Grumman Cygnus изображен на Международной космической станции в начале этого года. Одна из двух солнечных батарей не сработала во время этого полета. НАСА

Первый космический корабль Cygnus состыковался с МКС в 2013 году. Крейн сказал, что все полеты Cygnus на сегодняшний день в совокупности доставили около 130 000 фунтов припасов и грузов на орбитальный исследовательский комплекс и вывезли около 91 000 фунтов отходов для утилизации. Каждый Cygnus сгорает в атмосфере в конце своей миссии и восстановлению не подлежит.

«2023 год - это действительно особая веха, 10 лет действительно предоставления одной из самых сложных в мире служб доставки основных материалов, экспериментов и оборудования на Международную космическую станцию», - сказал Крейн.

НАСА находится на ранних стадиях закупки космического корабля американского производства, у которого будет достаточно тяги, чтобы в конце срока службы свести с орбиты 450-тонной МКС. Cygnus компании Northrop, обладающий продемонстрированными возможностями по восстановлению орбиты, имеет все шансы побороться за этот контракт.

«Безусловно, возможность подъема орбиты является своего рода основополагающей возможностью и для схода с орбит», - сказал Крейн.

Cygnus добился успеха во многом потому, что он спроектирован так, чтобы иметь возможность стартовать на различных ракетах. Он уже летал на трех различных конструкциях ракет-носителей — оригинальной Antares, ULA Atlas V и Antares 230 — и в ближайшие пару лет будет запущен на двух дополнительных конфигурациях ракет.

Последняя грузовая миссия Cygnus на космическую станцию в конце 2022 года едва не сорвалась из-за очередного отказа. Одна из двух солнечных панелей космического корабля в форме веера не смогла развернуться после запуска, но полет к космической станции продолжился на энергии оставшейся солнечной батареи.

Расследование установило, что обломок, отлетевший от части ракеты Antares во время запуска, застрял в шарнире одного из механизмов развертывания солнечной батареи Cygnus.

«(Обломки) были созданы Antares при разделении ступеней», - сказал Эберли. «По сути, у нас есть акустические покрытия, которые выстилают внутреннюю часть нашего адаптера обтекателя, но на самом деле это похоже на межступенчатую перегородку. Итак, при разделении ступеней это было не совсем чистое разделение, и мы создали несколько обломков, и, к сожалению, кусок акустического покрытия застрял в одной из солнечных батарей Cygnus».

«Мы проделали большую работу, чтобы понять причину, и мы внедрили корректирующие действия», - сказал Эберли. «Мы привлекли к этому несколько независимых экспертов, а также НАСА рассмотрело это в мельчайших деталях, и все согласны с тем, что мы готовы приступить к [следующему] запуску».

Специалисты Космического центра «Восточный» (филиал Центра эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры) и Научно-производственного объединения имени С.А. Лавочкина (входят в Госкорпорацию «Роскосмос») пристыковали «Луну-25» к разгонному блоку «Фрегат».

После этого они приступили к совместным проверкам «Фрегата» и «Луны-25».

Запуск «Луны-25» с космодрома Восточный ракетой-носителем «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» запланирован в августе 2023 года.

Автоматическая станция «Луна-25» впервые в современной истории России отправляется к естественному спутнику Земли. Ей предстоит отработать технологию мягкой посадки, взять и проанализировать грунт и провести длительные научные исследования, включая изучение верхнего слоя реголита поверхности в районе Южного полюса Луны, а также лунной экзосферы.

В части посадки «Луна-25» принципиально отличается от своих предшественниц: советские лунные станции прилунялись в экваториальной зоне, новая станция должна совершить мягкую посадку в околополярной области со сложным рельефом местности.

Здание Капитолия США. Фото капитана. Джо Легрос / Армия Национальной гвардии

ВАШИНГТОН — Комитет Сената по ассигнованиям на прошлой неделе одобрил законопроект о расходах на оборону в размере 831 миллиарда долларов на 2024 финансовый год, который рекомендует сократить расходы Космических сил США примерно на 1 миллиард долларов по сравнению с запросом в 30 миллиардов долларов.

SAC сказал, что многие из рекомендованных сокращений связаны с проблемами графика и производительности — проблемами, которые также были подняты ассигнователями Палаты представителей в прошлом месяце в их версии законопроекта о расходах на оборону на 2024 год.

Администрация Байдена запросила 30,1 миллиарда долларов для Space Force США в 2024 финансовом году. По оценкам консалтинговой фирмы Velos, законопроекты комитета по ассигнованиям Сената и Палаты представителей предполагают чуть более 29 миллиардов долларов.

Сокращения в законопроекте SAC распространяются на десятки программ в рамках RDT & E (исследования, разработки, тестирование и инжиниринг) и закупок. Комитет урезал 356 миллионов долларов на программы RDT & E и 679 миллионов долларов на программы закупок.

В отчете, сопровождающем законопроект, SAC говорится, что, несмотря на эти сокращения, «Комитет продолжает оказывать решительную поддержку Космическим силам, выделяя ресурсы на их главные необеспеченные приоритеты, полностью финансируя учебные инициативы начальника космических операций и предлагая помощь в других ключевых засекреченных областях».

Комитет заявил, что рекомендуемые корректировки программы «не наносят ущерба и основаны исключительно на стоимости, графике и показателях эффективности, которые были представлены комитету».

Предлагаемый администрацией бюджет на 2024 год является крупнейшим в истории космических сил.

Стимулирование коммерческих космических услуг

Сенатские ассигнователи включили в законопроект об обороне несколько положений, направленных на поощрение более широкого использования коммерческих космических услуг.

SAC предусмотрел 121,4 миллиона долларов на коммерческие спутниковые услуги, или на 47,9 миллиона долларов больше, чем рекомендовано Космическими силами.

Комитет также добавил 40 миллионов долларов на пилотную программу по демонстрации использования коммерческих спутников для получения изображений в поддержку военных операций.

«Министерству обороны придется частично полагаться на новые космические возможности, которые могут выполнять традиционные задачи разведки, наблюдения, рекогносцировки и отслеживания целей по разделу 10 в качестве замены существующих воздушных средств», - говорится в сообщении SAC.

Финансисты заявили, что «коммерческий рынок созрел до уровня, который может предоставлять услуги напрямую как разведывательному сообществу, так и Министерству обороны … Получение данных в тактически значимые сроки имеет важное значение для успеха миссии».

SAC добавил 10 миллионов долларов на демонстрацию космического мониторинга над зоной ответственности Южного командования США.

Финансирование будет использовано для «использования коммерчески доступных датчиков космического базирования для обеспечения электрооптических, инфракрасных и радиолокационных возможностей с синтезированной апертурой».