Возвращение домой может оказаться самой опасной частью миссии «Артемида II».
После успешного облета Луны астронавты полагаются на несовершенный теплозащитный экран, который должен защитить их при входе в атмосферу Земли.
НАСА согласна с тем, что теплозащитный экран миссии Artemis II имеет недостатки.
Теплозащитный экран — это критически важный слой в нижней части космического корабля, который защищает его — и находящихся внутри астронавтов — от палящих температур при входе в атмосферу Земли. Если экран выйдет из строя, лежащая под ним металлическая конструкция может расплавиться, разорваться и разрушиться.
Резервных средств нет, и у астронавтов нет возможности спастись.
Однако представители НАСА уверены, что, несмотря на известные недостатки теплозащитного экрана, четыре астронавта миссии «Артемида II» останутся живыми и будут чувствовать себя комфортно, когда прибудут на Землю в пятницу вечером со скоростью почти 24 000 миль в час, завершив 10-дневное путешествие на Луну и обратно.
«Тщательный анализ и испытания материала теплозащитного экрана позволили нам убедиться в том, что мы можем выполнить эту миссию с большим запасом прочности», — заявил в интервью в январе администратор НАСА Джаред Айзекман.
Однако Чарли Камарда, бывший астронавт НАСА и эксперт по теплозащитным экранам, утверждает, что НАСА вообще не следовало запускать «Артемиду-2». По его словам, агентство недостаточно хорошо понимает вероятность отказа теплозащитного экрана, и миссия, пока что успешная, может закончиться гибелью астронавтов.
«Я буду молиться, чтобы ничего не случилось», — сказал он в интервью за несколько дней до запуска «Артемиды II».
По его предположению, вероятность благополучного возвращения астронавтов составляет 95 процентов. Но это означало бы вероятность катастрофы 1 к 20.
Сравните это с примерно одним шансом из девяти миллионов, который, по расчетам Международной ассоциации воздушного транспорта, составляет вероятность смерти в авиакатастрофе коммерческого авиалайнера.
Суть разногласий заключается в том, насколько необходима уверенность, когда дать однозначный, окончательный ответ невозможно.
Во время миссии «Артемида I», беспилотного полета вокруг Луны в 2022 году, капсула, известная как «Орион», пережила вход в атмосферу. Если бы на борту были астронавты, они бы ничего подозрительного не заметили.
Но когда капсулу извлекли из океана, теплозащитный экран — такой же конструкции, как и на космическом аппарате «Артемида II» — неожиданно оказался испещрен ямками, с отсутствующими крупными кусками.
Последовало несколько лет расследований. Представители НАСА заявили, что их анализ рассматривал возможные сценарии развития событий при наихудших предположениях. Эти выводы, наряду с изменениями в траектории входа астронавтов на Землю во время миссии «Артемида II», обеспечивают значительный запас безопасности, как они заявили.
Экипаж миссии « Артемида II» осведомлен о рисках полета и о том, как НАСА приняло меры для их предотвращения. «Мы фактически присутствовали на каждом этапе создания космического корабля», — заявил в сентябре прошлого года командир «Артемиды II» Рид Уайзман.
Доктор Камарда возражает, что НАСА до сих пор не понимает основных физических принципов того, что произошло во время миссии «Артемида-1», и поэтому не может с уверенностью сказать, каким может быть наихудший сценарий развития событий.
Представители НАСА преуменьшили опасения по поводу теплозащитного экрана.
В ходе пресс-конференции в январе 2024 года Амит Кшатрия, ныне заместитель администратора НАСА, заявил, что теплозащитный экран миссии «Артемида I» столкнулся с «неожиданными явлениями, которые нам необходимо досконально понять». Однако, по его словам, он продемонстрировал «очень хорошие показатели с точки зрения тепловой защиты».
Фотографии теплозащитного экрана миссии «Артемида I» оставались вне поля зрения общественности до мая 2024 года, когда они появились в отчете генерального инспектора агентства , независимого надзорного органа.
Теплозащитный экран изготовлен из материала под названием Avcoat, аналогичного тому, что использовался в программе «Аполлон» более 50 лет назад. По своей конструкции, поглощая тепло при входе в атмосферу, он постепенно обугливается и сгорает, предотвращая распространение тепла на остальную часть капсулы.
В ходе исследования теплозащитного экрана «Артемиды I» инженеры пришли к выводу, что внутри некоторых участков экрана скапливались газы, а давление создавало трещины, в результате чего куски покрытия Avcoat отламывались внезапно, вместо того чтобы медленно и равномерно гореть.
Для будущих миссий формула Avcoat была изменена, чтобы сделать его более пористым, позволяя газам, находящимся внутри, выходить наружу.
Это поставило перед нами непростую задачу: что делать с Артемидой II?
Для этой миссии теплозащитный экран, изготовленный по оригинальной формуле, уже был готов и установлен на капсуле «Орион». Замена экрана или всей капсулы отложила бы запуск на более поздний срок.
Вместо этого инженеры НАСА пришли к выводу, что более крутая и короткая траектория входа в атмосферу позволит минимизировать время воздействия высоких температур на аппарат и обеспечит безопасность астронавтов.
Дэн Раски, инженер по теплозащитным экранам, ушедший в отставку из НАСА в декабре, разделяет возражения доктора Камарды против этого решения.
«Позвольте мне привести вам аналогию, — сказал он. — Если вы едете по шоссе, и от одной из ваших шин начинают отваливаться куски, вы просто продолжите ехать и будете надеяться, что все будет в порядке? Или вы остановитесь и замените шину, потому что боитесь, что она лопнет?»
Решение использовать Artemis II в нынешнем виде, не заменяя теплозащитный экран, было «неразумным», — сказал он. — «На самом деле, это безрассудно».
Если теплозащитный экран миссии Artemis II окажется таким же эффективным, как и тот, что использовался на миссии Artemis I, астронавты без проблем приводнятся в Тихом океане.
Однако эта ситуация вызывает неприятные ассоциации с двумя худшими днями в истории НАСА: 28 января 1986 года, когда космический челнок «Челленджер» разрушился через 73 секунды после старта, и 1 февраля 2003 года, когда челнок «Колумбия» разрушился при возвращении с орбиты.
И для «Челленджера», и для «Колумбии» тревожные сигналы появлялись и во время предыдущих полетов шаттлов. Однако руководство ошибочно утешалось тем фактом, что предыдущие миссии прошли без проблем, вместо того чтобы незамедлительно принять меры по устранению неполадок, которые впоследствии привели к гибели астронавтов «Челленджера» и «Колумбии».
Теперь главный вопрос для миссии Artemis II и её несовершенного теплозащитного экрана: могут ли трещины образовываться и распространяться с катастрофической скоростью?
Точно рассчитать такую вероятность чрезвычайно сложно.
Моделирование гиперзвукового потока молекул воздуха вокруг днища космической капсулы нагружает самые быстрые компьютеры. Для теплозащитных экранов необходимо учитывать и другие сложные явления: поток тепла, создаваемый сжатием молекул воздуха, и труднопредсказуемый процесс образования и распространения трещин в покрытии Avcoat, иногда внезапно.
«Я бы взял паузу, — сказал доктор Камарда. — Я бы собрал команду для разработки реальных аналитических возможностей, учитывающих все лежащие в основе физические принципы».
«НАСА так не поступало», — заявил Дэнни Оливас, еще один бывший астронавт НАСА и ученый, специализирующийся на свойствах материалов.
«Чарли абсолютно прав», — сказал доктор Оливас. «У нас нет для этого модели, основанной на физических принципах. Это непрактично и почти невозможно из-за особенностей поведения этого материала».
Однако доктор Оливас, который, по его словам, изначально сомневался в целесообразности запуска миссии «Артемида II» с известным дефектом, в конечном итоге успокоился, ознакомившись с результатами анализа, проведенного НАСА.
В отличие от доктора Камарды, доктор Оливас был приглашен НАСА для проведения независимой технической экспертизы расследования НАСА, и он рекомендовал создание более широкой группы внешних экспертов, что и сделало космическое агентство.
Доктор Оливас сказал, что в моделировании НАСА предполагалось, что если температура внутри одного из блоков Avcoat поднимется до определенного уровня, он треснет, и что в этом случае слой Avcoat отслоится от всего блока. Это создаст полость, где нагрев ускорится, и отслоится еще один слой.
Даже при этих предположениях, которые доктор Оливас назвал «консервативными», многократные симуляции, изучавшие множество вариантов входа в атмосферу, показали, что достаточное количество теплозащитного экрана сохранится, как и сама капсула.
В ходе дополнительного анализа рассматривалось, что произойдет, если отвалится целый блок покрытия Avcoat. Был сделан вывод, что конструкция под теплозащитным экраном, изготовленная из углеродного волокна и титана, обеспечит целостность кабины экипажа при входе в атмосферу.
Он сказал, что инженеры НАСА проявили готовность к сотрудничеству.
«Могу сказать вам, что каждый раз, когда я с кем-то разговаривал, они думали о Колумбийском университете, — сказал он. — Они были благодарны за то, что я на них давил. Они были благодарны за то, что я в них сомневался. Они были благодарны за то, что я, по сути, заставил их это доказать».
Он сказал, что также старался быть доступным для любых несогласных, которые могли чувствовать себя запуганными руководством НАСА и не могли выразить свои опасения, и что ни от кого из них он не получил ответа.
Это сильно отличалось от культуры, с которой он столкнулся после потери Колумбийского университета, сказал доктор Оливас.
В январе г-н Айзекман пригласил доктора Оливаса и доктора Камарду на день технических презентаций, где инженеры НАСА объяснили свою аргументацию в пользу использования дефектного теплозащитного экрана.
Доктор Камарда не был убежден. «У НАСА определенно нет данных, подтверждающих безопасность», — сказал он. «Я понял, что они используют те же ошибочные рассуждения и примитивные аналитические инструменты, что и в случае с «Колумбией», и в случае с «Челленджером»».
Однако для доктора Оливаса эта встреча развеяла некоторые оставшиеся опасения, и он отправил г-ну Уайзмену текстовое сообщение, в котором выразил уверенность в том, что НАСА хорошо поработало над снижением риска для экипажа миссии «Артемида II».
«Я бы им этого не сказал из уважения к ним или к их семье, если бы не испытывал подобных чувств», — сказал доктор Оливас. «Я бы никогда не одобрил это бездумно, ради НАСА».
Кеннет Чанг , научный обозреватель газеты The Times, освещает деятельность НАСА и Солнечной системы, а также исследования, проводимые ближе к Земле.
Комментариев нет:
Отправить комментарий