Як повідомляє видання SpaceNews, компанії, відібрані NASA для вивчення альтернативних підходів до програми повернення зразків з Марса (Mars Sample Return або MSR), розповіли про свої плани, які варіюються від внесення змін в один компонент до перебудови всієї архітектури.
У червні NASA відібрало сім компаній для проведення 90-денних досліджень вартістю до 1,5 мільйона доларів кожна, щоб вивчити різні концепції, які можуть знизити вартість або поліпшити графік MSR. NASA звернулося до них у квітні, після того як дійшло висновку, що поточні плани з повернення зразків, зібраних марсоходом Perseverance, обійдуться в 11 мільярдів доларів, а самі зразки буде доставлено не раніше 2040 року.
«Ми знаємо, що така архітектура занадто дорога. NASA запитало у представників промисловості, як ми можемо її поліпшити», — сказав Джим Грін, колишній головний науковий співробітник NASA, під час виступу на конференції AIAA ASCEND 30 липня, в якому взяли участь три компанії, відібрані для нагородження. Ні компанії, ні NASA не розкрили подробиць про свої дослідження, крім назв їхніх пропозицій, відібраних агентством у червні.
Деякі з них вивчають способи перегляду Mars Ascent Vehicle (MAV) — ракети, яка доставить на поверхню Марса посадковий апарат, який потім виведе на орбіту зразки, зібрані марсоходом Perseverance. NASA у своєму запиті пропозицій виділило MAV як особливу сферу, що становить інтерес для агентства.
Наразі MAV являє собою двоступеневу ракету з твердопаливними двигунами висотою близько трьох метрів. «Ми збираємося вивчити, як краще оптимізувати перехід до менших розмірів», — сказав Девід Макграт, старший науковий співробітник Northrop Grumman, про дослідження, що проводиться його компанією.
За його словами, це охоплює способи поліпшення конструкції міжступінчастого відсіку між двома ступенями, який охоплює системи управління положенням, щоб зменшити масу апарату. «Наш подальший шлях полягає в тому, щоб узяти всі наші знання про всі ці системи і наші продукти, отримані у спадок, та об'єднати їх у діапазоні розмірів, у якому, як ми думаємо, місія буде доступною», — сказав він, але не запропонував оцінку зниження маси, на яке він націлений.
Компанія Quantum Space, що розробляє космічні апарати, здатні працювати в навколомісячному просторі, зосереджена на іншому елементі MSR — остаточному поверненні зразків на Землю. Бен Рід, співзасновник і директор з інновацій компанії, сказав, що в їхньому дослідженні розглядаються способи спрощення Earth Return Orbiter (ERO), космічного апарату, розробленого ESA, який забере контейнер зі зразками, виведений на орбіту Марса апаратом MAV, і доставить його назад на Землю.
За його словами, у дослідженні «використовуються інвестиції, які ми зробили в цислунарні можливості, щоб дозволити ERO тільки доставити контейнер зі зразками назад на місячну орбіту». Потім цей контейнер забере версія космічного апарату Ranger його компанії для «якірної посадки» на Землю.
Це може спростити конструкцію як ERO, так і контейнера зі зразками. Він навів як приклад випадок, коли контейнер, замість того щоб вирушати на траєкторію входу в атмосферу і здійснювати жорстку посадку в пустелі Юти, буде перенесений у космічний літак, щоб повернутися на Землю злітно-посадковою смугою, піддаючись набагато меншій силі g.
Інші дослідження більш широко розглядають загальну архітектуру MSR. Саме цим займається Lockheed Martin, каже Бо Б'єрхаус, головний науковий співробітник Lockheed Martin Space, використовуючи десятирічний досвід компанії в розробці місій на Марс і в інші райони Сонячної системи, а також попередні дослідження MSR, розпочаті в 1970-х роках.
За його словами, одним з основних напрямків буде зниження складності. У минулих флагманських планетарних місіях NASA зазвичай було не більше двох елементів — орбітальний апарат і посадкова платформа. У MSR, зазначив він, їх до дев'яти, залежно від того, як визначається елемент. «Складність не залежить лінійно від кількості елементів», — сказав він. «Кожен із цих елементів взаємозалежний, взаємопоєднується, ... тому складність масштабується нелінійно».
Він не став обговорювати конкретні деталі підходу Lockheed Martin, але сказав, що вона керуватиметься кількома принципами, від зосередження на ключових вимогах місії до «безжалісного» контролю маси і балансування між продуктивністю і ризиками вартості. «У нас є можливість проаналізувати всю програму і подумати, які елементи спадщини можна застосувати, а де має сенс впровадити нові технології».
Четверта компанія в групі, яка не отримала замовлення на дослідження NASA, також пропонує внести значні зміни в архітектуру MSR. Бен Донахью з Boeing Exploration Systems сказав, що його компанія розглядає концепцію, яка замінить нинішню архітектуру одним великим посадковим апаратом, що нестиме великий БПЛА для доставки зразків безпосередньо на Землю. Цей апарат буде запускатися на ракеті Space Launch System Block 2.
«Ракета SLS підходить для цієї місії, — сказав він, — вона може нести посадковий апарат вагою 23 тонни, який містить у собі MAV з високопродуктивними рідинними двигунами, здатними вивести зразки безпосередньо на Землю, минаючи ERO». «Ви позбавляєтеся багатьох складнощів і використовуєте доступні технології».
Однак Boeing не увійшла до числа компаній, які отримали контракти NASA на дослідження MSR. Донах'ю підтвердив після засідання, що компанія представила пропозицію, яку не було обрано.
Дослідження, які почалися в липні, мають бути передані NASA в жовтні. Агентство використовуватиме їх разом з окремими дослідженнями Лабораторії реактивного руху, Лабораторії прикладної фізики та групи центрів NASA, щоб зрозуміти, чи можна використовувати ці концепції для поліпшення поточної архітектури.
«Результати досліджень дадуть змогу зрозуміти, що в архітектурі можна змінити і що потрібно зробити», — сказав Грін. З огляду на широкий спектр різних підходів, які розглядаються, дехто побоюється, що буде важко порівняти або навіть об'єднати їх, хоча Макграт зазначив, що його компанія ділиться своєю роботою над MAV як із Lockheed Martin, так і з JPL, щоб використати її у своїх власних дослідженнях архітектури.
«Це складна проблема, — сказав Грін.
