Как сообщает издание SpaceNews, компании, отобранные NASA для изучения альтернативных подходов к программе возвращения образцов с Марса (Mars Sample Return или MSR), рассказали о своих планах, которые варьируются от внесения изменений в один компонент до перестройки всей архитектуры.
В июне NASA отобрало семь компаний для проведения 90-дневных исследований стоимостью до 1,5 миллиона долларов каждая, чтобы изучить различные концепции, которые могут снизить стоимость или улучшить график MSR. NASA обратилось к ним в апреле, после того как пришло к выводу, что текущие планы по возвращению образцов, собранных марсоходом Perseverance, обойдутся в 11 миллиардов долларов, а сами образцы будут доставлены не ранее 2040 года.
«Мы знаем, что такая архитектура слишком дорога. NASA спросило у представителей промышленности, как мы можем ее улучшить», — сказал Джим Грин, бывший главный научный сотрудник NASA, во время выступления на конференции AIAA ASCEND 30 июля, в котором приняли участие три компании, отобранные для награждения. Ни компании, ни NASA не раскрыли подробностей о своих исследованиях, кроме названий их предложений, отобранных агентством в июне.
Некоторые из них изучают способы пересмотра Mars Ascent Vehicle (MAV) — ракеты, которая доставит на поверхность Марса посадочный аппарат, который затем выведет на орбиту образцы, собранные марсоходом Perseverance. NASA в своем запросе предложений выделило MAV в качестве особой области, представляющей интерес для агентства.
В настоящее время MAV представляет собой двухступенчатую ракету с твердотопливными двигателями высотой около трех метров. «Мы собираемся изучить, как лучше оптимизировать переход к меньшим размерам», — сказал Дэвид Макграт, старший научный сотрудник Northrop Grumman, об исследовании, проводимом его компанией.
По его словам, это включает в себя способы улучшения конструкции межступенчатого отсека между двумя ступенями, который включает в себя системы управления положением, чтобы уменьшить массу аппарата. «Наш дальнейший путь заключается в том, чтобы взять все наши знания обо всех этих системах и наших продуктах, полученных в наследство, и объединить их в диапазоне размеров, в котором, как мы думаем, миссия будет доступной», — сказал он, но не предложил оценку снижения массы, на которое он нацелен.
Компания Quantum Space, разрабатывающая космические аппараты, способные работать в окололунном пространстве, сосредоточена на другом элементе MSR — окончательном возвращении образцов на Землю. Бен Рид, соучредитель и директор по инновациям компании, сказал, что в их исследовании рассматриваются способы упрощения Earth Return Orbiter (ERO), космического аппарата, разработанного ESA, который заберет контейнер с образцами, выведенный на орбиту Марса аппаратом MAV, и доставит его обратно на Землю.
По его словам, в исследовании «используются инвестиции, которые мы сделали в цислунарные возможности, чтобы позволить ERO только доставить контейнер с образцами обратно на лунную орбиту». Затем этот контейнер заберет версия космического аппарата Ranger его компании для «якорной посадки» на Землю.
Это может упростить конструкцию как ERO, так и контейнера с образцами. Он привел в пример случай, когда контейнер, вместо того чтобы отправляться на траекторию входа в атмосферу и совершать жесткую посадку в пустыне Юты, будет перенесен в космический самолет, чтобы вернуться на Землю по взлетно-посадочной полосе, подвергаясь гораздо меньшей силе g.
Другие исследования более широко рассматривают общую архитектуру MSR. Именно этим занимается Lockheed Martin, говорит Бо Бьерхаус, главный научный сотрудник Lockheed Martin Space, используя десятилетний опыт компании в разработке миссий на Марс и в другие районы Солнечной системы, а также предыдущие исследования MSR, начатые в 1970-х годах.
По его словам, одним из основных направлений будет снижение сложности. В прошлых флагманских планетарных миссиях NASA обычно было не более двух элементов — орбитальный аппарат и посадочная платформа. В MSR, отметил он, их до девяти, в зависимости от того, как определяется элемент. «Сложность не зависит линейно от количества элементов», — сказал он. «Каждый из этих элементов взаимозависим, взаимосочетаем, ... поэтому сложность масштабируется нелинейно».
Он не стал обсуждать конкретные детали подхода Lockheed Martin, но сказал, что она будет руководствоваться несколькими принципами, от сосредоточения на ключевых требованиях миссии до «безжалостного» контроля массы и балансирования между производительностью и рисками стоимости. «У нас есть возможность проанализировать всю программу и подумать, какие элементы наследия можно применить, а где имеет смысл внедрить новые технологии».
Четвертая компания в группе, которая не получила заказ на исследование NASA, также предлагает внести значительные изменения в архитектуру MSR. Бен Донахью из Boeing Exploration Systems сказал, что его компания рассматривает концепцию, которая заменит нынешнюю архитектуру одним большим посадочным аппаратом, который будет нести большую БПЛА для доставки образцов непосредственно на Землю. Этот аппарат будет запускаться на ракете Space Launch System Block 2.
«Ракета SLS подходит для этой миссии, — сказал он, — она может нести посадочный аппарат весом 23 тонны, который включает в себя MAV с высокопроизводительными жидкостными двигателями, способными вывести образцы непосредственно на Землю, минуя ERO». «Вы избавляетесь от многих сложностей и используете доступные технологии».
Однако Boeing не вошла в число компаний, получивших контракты NASA на исследование MSR. Донахью подтвердил после заседания, что компания представила предложение, которое не было выбрано.
Исследования, которые начались в июле, должны быть переданы NASA в октябре. Агентство будет использовать их вместе с отдельными исследованиями Лаборатории реактивного движения, Лаборатории прикладной физики и группы центров NASA, чтобы понять, можно ли использовать эти концепции для улучшения текущей архитектуры.
«Результаты исследований позволят понять, что в архитектуре можно изменить и что нужно сделать», — сказал Грин. Учитывая широкий спектр различных рассматриваемых подходов, некоторые опасаются, что будет трудно сравнить или даже объединить их, хотя Макграт отметил, что его компания делится своей работой над MAV как с Lockheed Martin, так и с JPL, чтобы использовать ее в своих собственных исследованиях архитектуры.
«Это сложная проблема, — сказал Грин.
