Корабль Orion выдержал 2200 градусов: как экипаж остался в прохладе
NASA подтвердила: тепловой щит корабля Orion, который в рамках миссии Artemis II облетел Луну с четырьмя астронавтами на борту, сработал заметно лучше, чем в беспилотном полете Artemis I. После расшифровки телеметрии и анализа образцов специалисты зафиксировали снижение количества повреждений обшивки в 10 раз: вместо 103 участков обугливания на теплозащитном экране осталось лишь девять.
Полет с экипажем и суровые условия входа
Artemis II стала первым пилотируемым испытанием капсулы Orion. Возвращаясь с Луны, корабль вошел в атмосферу Земли на скорости, в 39 раз превышающей скорость звука. Максимальная температура внешней поверхности при этом поднялась выше 2200 градусов Цельсия. Для сравнения: температура плавления стали — около 1400 градусов. Внутри капсулы астронавты находились в относительно комфортных условиях — примерно плюс 24 градуса по Цельсию.
Тепловой щит Orion состоит из 186 отдельных блоков абляционного материала Avcoat. Эти блоки удерживают тепло и постепенно разрушаются, унося энергию от корпуса. Поверхность щита — не монолитная, а сегментированная, чтобы избежать растрескивания при перепадах температур. Задачей миссии было проверить, насколько эта конструкция выдерживает пилотируемый вход в атмосферу.
Сокращение дальности планирования во время входа в атмосферу уменьшило количество трещин и потерю материала на тепловом щите Artemis II относительно Artemis I в десять раз.
Как изменили траекторию после первого полета
В 2022 году беспилотный Artemis I показал неожиданный результат: на тепловом щите Orion образовались трещины и отслоения, которых не ожидали по моделям. Расследование NASA, подкрепленное испытаниями в дуговой печи в исследовательском центре Эймс в Кремниевой долине, выявило связь между нагревом и временем пребывания щита в критическом диапазоне температур. Основной причиной назвали слишком большую дальность планирования после входа в атмосферу.
Инженеры изменили профиль входа для Artemis II: сократили максимальную дальность между точкой входа в атмосферу и приводнением. Это уменьшило время, в течение которого блоки Avcoat находились в зоне аномального нагрева. Результат превзошел ожидания. Подробности анализа опубликованы на сайте физического портала Phys.org.
Точность входа впечатляет: корабль пересек границу атмосферы в пределах 59 метров от расчетной точки, а приводнился в 0,95 километра от прогнозируемого места у берегов Сан-Диего. Для такого класса аппаратов это почти снайперское попадание.
Цифры сравнения: девять против ста трех
После возвращения в Космический центр Кеннеди специалисты провели визуальный осмотр, лазерное сканирование и извлечение образцов. На снимках водолазов, сделанных сразу после приводнения, уже было видно, что обугливание минимально. Более детальные проверки в цехе подтвердили: на тарелке теплового щита — девять участков потери материала разного размера, тогда как после Artemis I таких участков насчитали 103.
Интересно, что конструкция щита не изменилась между миссиями. Ключевым фактором оказался именно новый профиль входа. Инженеры также проверили стыки между блоками Avcoat и зоны вокруг болтов компрессионной подушки — повреждений не обнаружено. Обшивка обратной стороны корабля, состоящая из 1300 керамических плиток, тоже отработала штатно: люки, иллюминаторы, вентиляционные отверстия и двигатели ориентации сохранили герметичность без следов перегрева.
Что дальше: образцы и подготовка Artemis III
Извлечение проб из теплового щита продолжается в Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама. Начатые в августе внутренние рентгеновские сканирования должны показать, как глубоко изменилась структура Avcoat. Параллельно проводится сравнение лазерных замеров поверхности до и после полета — это позволит точно рассчитать унос материала и сверить данные с прогнозами.
Полученные результаты станут основой для создания более совершенных теплозащитных систем для лунных миссий. Уже известно, что для Artemis III блоки Avcoat планируют изготавливать с более однородной проницаемостью, чтобы добиться равномерного разрушения материала по всей поверхности. В начале июля техники прикрепили тепловой щит к капсуле Orion для третьей миссии, а к концу месяца соединили экипажный и служебный модули.
Сейчас корабль впервые включили, проверяя электрические и коммуникационные линии между частями станции. Экипаж для тестовой миссии Artemis III в 2026 году уже назначен: NASA отправит на низкую околоземную орбиту астронавтов Рэнди Бресника, Фрэнка Рубио, Эндрю Дугласа и европейца Луку Пармитано. Им предстоит испытать системы сближения с лунными посадочными аппаратами от Blue Origin и SpaceX. Это станет генеральной репетицией перед высадкой, запланированной на 2028 год.
Пока инженеры продолжают извлекать образцы и анализировать тепловые нагрузки, остается открытым вопрос: как поведет себя усовершенствованный щит при более долгом лунном перелете? Ученые надеются, что после обработки данных с Artemis II смогут точнее прогнозировать ресурс теплозащиты для миссий к Марсу, где вход в атмосферу будет еще быстрее и горячее.
