NASA летит к Луне с двадцатилетними процессорами и «щитом» из еды: почему Artemis II уступает вашему смартфону, но стоит миллиарды

Посмотрите на свой фитнес-браслет или умную колонку на кухне. Скорее всего, в этом куске пластика больше вычислительной мощности, чем в бортовом компьютере космического корабля, который вот-вот должен вернуть человечество на Луну. Если вы думаете, что Artemis II — это триумф новейших технологий, где экипаж летит к спутнику на флагманской технике последнего поколения, вам придется пересмотреть свои взгляды на надежность.

В феврале 2026 года Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) планирует осуществить запуск миссии Artemis II. Это первый пилотируемый полет к Луне после завершения программы Apollo в 1972 году. Экипаж из четырех человек должен совершить облет спутника Земли и вернуться обратно, проведя в космосе около десяти суток.

При поверхностном взгляде на техническое оснащение корабля Orion и ракеты-носителя SLS возникает много вопросов. В эпоху, когда вычислительные мощности повышаются с каждым годом, а частная космонавтика стремится к удешевлению полетов, государственная программа США использует компоненты, разработанные в начале 2000-х годов, и одноразовые носители стоимостью в миллиарды долларов.

В этом материале мы разберем инженерные причины такого консерватизма. Мы проанализируем, почему электроника двадцатилетней давности в условиях радиации работает лучше современных чипов, как устроена система жизнеобеспечения в ограниченном объеме и какие технические риски до сих пор не устранены полностью.

Ракета-носитель SLS: дорогая цена надежности

Ракета SLS (Space Launch System) — это сверхтяжелый носитель, созданный для вывода корабля Orion за пределы низкой околоземной орбиты. Концепция этой ракеты полностью отличается от подхода компании SpaceX и их корабля Starship. Если частный сектор делает ставку на многоразовое использование и быструю замену неудачных прототипов, то NASA придерживается стратегии максимальной надежности каждого отдельного элемента, даже если это ведет к удорожанию.

Согласно техническому паспорту миссии, высота ракеты составляет 98,27 метра, а стартовая масса заправленного носителя — 2 604 тонны. Суммарная тяга на старте достигает 39 144 кН (8,8 млн фунтов), что официально на 15% превышает показатели легендарной Saturn V, отправлявшей людей на Луну полвека назад

Двигатели RS-25: проверенные временем

Первая (центральная) ступень ракеты SLS оснащена четырьмя жидкостными ракетными двигателями RS-25. Это модифицированные силовые агрегаты, которые ранее использовались в программе Space Shuttle.

Выбор в пользу старых двигателей обусловлен их полной изученностью. За три десятилетия эксплуатации инженеры накопили огромный массив данных о поведении этих машин во всех режимах полета. Для пилотируемой миссии, где жизнь экипажа является приоритетом, использование абсолютно новой, непроверенной двигательной установки сочли неоправданным риском.

Однако изменился режим эксплуатации. В программе «Шаттл» эти двигатели возвращались на Землю вместе с космопланом, проходили техническое обслуживание и использовались снова. В программе Artemis они стали одноразовыми. После вывода ракеты в космос центральный блок падает в океан и разрушается. Это вызывает критику со стороны экспертного сообщества, так как уничтожение сложнейшего оборудования после одного полета выглядит экономически неэффективным.

Для миссии Artemis II инженеры отобрали конкретные двигатели с «музейной» историей. Например, двигатель с серийным номером 2047 уже летал в космос 15 раз, включая доставку модуля Destiny на МКС в 2001 году. Двигатель №2059 участвовал в последней миссии по ремонту телескопа «Хаббл», а №2061 поднимал шаттл Endeavour в его финальный полет. № 2062 — единственный «новый» двигатель, собранный из запасных частей эпохи шаттлов. Для SLS их форсировали: если на шаттлах они работали на уровне тяги 104,5%, то теперь штатный режим повышен до 109%.

Финансовая сторона вопроса

Согласно отчету Офиса генерального инспектора NASA, стоимость одного запуска системы SLS/Orion составляет примерно 4,1 миллиарда долларов. В эту сумму входит производство самой ракеты, постройка капсулы Orion и расходы на наземное обслуживание стартового комплекса.

Для сравнения: такая сумма сопоставима с бюджетом крупных инфраструктурных проектов на Земле. Высокая стоимость объясняется тем, что каждый запуск требует постройки новой ракеты практически с нуля. В то время как проект Starship предполагает возвращение обеих ступеней на стартовую площадку для повторного использования, SLS остается в парадигме классической космонавтики XX века. На данный момент это единственный носитель, сертифицированный для перевозки людей, который способен доставить тяжелый корабль к Луне, поэтому NASA вынуждено платить эту цену.

Бортовая электроника Orion: почему старое лучше нового

Самым дискуссионным элементом часто становится бортовой компьютер корабля Orion. Его вычислительная мощность значительно уступает современным смартфонам или ноутбукам. Однако это осознанное инженерное решение, продиктованное физикой космического пространства.

Проблема радиации и размер транзисторов

В глубоком космосе, за пределами защитного магнитного поля Земли, техника подвергается воздействию галактических космических лучей и солнечной радиации. Это потоки тяжелых заряженных частиц, обладающих высокой энергией.

Современные земные процессоры производятся по техпроцессу 3-5 нанометров. Это означает, что транзисторы в них микроскопически малы и расположены очень плотно друг к другу. Если тяжелая заряженная частица попадет в такой кристалл, она может повредить сразу несколько элементов или изменить их состояние (превратить логический ноль в единицу). В бытовой технике это вызовет зависание, но на космическом корабле это может привести к отключению двигателей или системы жизнеобеспечения.

Процессор IBM PowerPC 750FX

Именно поэтому инженеры NASA выбрали процессор IBM PowerPC 750FX, который был представлен еще в 2002 году.

1. Крупный техпроцесс (90 нанометров): элементы этого чипа физически крупнее. Заряженной частице сложнее попасть в критически важную часть транзистора и вызвать сбой. Кристалл более устойчив к внешним воздействиям.
2. Защита от сбоев: компьютер управления полетом построен по схеме многократного резервирования. Он состоит из двух независимых блоков, в каждом из которых работает по два дублирующих модуля.

Система работает по принципу постоянного голосования. Все вычислительные модули решают одни и те же задачи параллельно и сверяют результаты. Если один из модулей под воздействием радиации выдаст ошибочный результат, остальные три его переголосуют, и система продолжит работать корректно. Сбойный модуль при этом автоматически перезагружается за 20 миллисекунд. Вероятность одновременного выхода из строя всех четырех модулей ничтожно мала.

Каждый компьютер оснащен всего 256 МБ оперативной памяти. Тем не менее, эта «скромная» система способна обрабатывать данные с 27 000 датчиков и отправлять более 14 миллионов команд за время вывода на орбиту.

Лазерная система связи O2O

Если вычислительная часть корабля консервативна, то система связи является экспериментальной. Миссия Artemis II впервые испытает технологию оптической связи O2O (Orion Artemis II Optical Communications System).

Традиционная радиосвязь имеет ограничения по скорости передачи данных. Новая система использует инфракрасный лазер для отправки информации на Землю. Это позволит достичь скорости передачи до 260 Мбит/с с расстояния в 400 000 километров. Такая пропускная способность необходима для передачи телеметрии в реальном времени и трансляции видео в разрешении 4K. Основная техническая сложность заключается в точности наведения: лазерный луч с орбиты Луны должен попасть точно в приемник на Земле, несмотря на движение планеты и корабля.

Инженерия выживания: жизнь в замкнутом объеме

Миссия Artemis II продлится около 10 дней. Четверо астронавтов будут находиться в герметичной капсуле объемом около 20 кубических метров, из которых для жизни доступно всего 9 кубических метров.

70 минут ручного управления

В отличие от первой беспилотной миссии, экипажу Artemis II предстоит выполнить уникальный маневр — Proximity Operations Demonstration (Демонстрация операций сближения). Сразу после отделения от верхней ступени ICPS астронавты перейдут на ручное управление, развернут корабль и в течение 70 минут будут маневрировать рядом с отработанной ступенью, используя ее как визуальную мишень. Это необходимо, чтобы доказать способность человека вручную состыковать корабль на орбите в случае отказа автоматики

Система регенерации воды

Из-за ограничений по взлетной массе корабль не может взять с собой большие запасы воды. Поэтому на борту Orion используется система замкнутого цикла. Вся влага на борту собирается и перерабатывается.

Сюда входит конденсат, который образуется от дыхания астронавтов, пот и жидкие отходы жизнедеятельности. Жидкость проходит через серию фильтров и химических реакторов, очищается от примесей и снова становится пригодной для питья. Эффективность современных систем регенерации превышает 90%, что делает длительные автономные полеты возможными.

Защита от солнечных вспышек

Одной из главных угроз для здоровья экипажа являются солнечные вспышки. В момент такой вспышки уровень радиации внутри корабля может резко повыситься до опасных значений. Свинцовая защита сделала бы корабль слишком тяжелым для запуска, поэтому инженеры разработали иное решение.

В случае получения предупреждения о солнечной активности экипаж должен создать временное укрытие в центральной части корабля. В качестве защитного материала используются имеющиеся на борту грузы — мешки с провизией, запасы воды и оборудование.

Вода и продукты питания содержат много водорода, который эффективно задерживает заряженные частицы. Астронавты должны будут построить из этих материалов плотную стену вокруг своих кресел и оставаться внутри этого укрытия до тех пор, пока уровень радиации не снизится. Это решение компромиссное, но оно позволяет существенно снизить полученную дозу облучения без увеличения массы конструкции корабля.

Вместе с людьми радиационную обстановку в поясе Ван Аллена будут изучать микроспутники (CubeSats), размещенные в адаптере ступени. Среди них — корейский K-Rad Cube и саудовский Space Weather CubeSat, задача которых — собрать данные о «космической погоде» для защиты будущих экипажей

Проблема теплового щита Avcoat

Критически важным элементом безопасности является тепловой щит, который защищает капсулу при возвращении на Землю. Корабль входит в атмосферу на скорости около 40 000 км/ч, при этом температура на поверхности щита достигает 2760°C.

Щит покрыт материалом Avcoat (эпоксидная смола с добавками в матрице из стекловолокна). При нагреве этот материал должен постепенно выгорать (аблировать), унося с собой тепло. Однако во время беспилотной миссии Artemis I в 2022 году инженеры зафиксировали проблему: материал выгорал неравномерно, от него откалывались куски.

Это создало риск прогара корпуса. Несмотря на то, что капсула успешно приземлилась, NASA провело масштабное расследование. Перед запуском Artemis II технология производства и нанесения покрытия была скорректирована, но поведение щита остается одним из главных факторов риска предстоящей миссии.

Вопросы к программе

Часто возникает вопрос: почему современная лунная программа реализуется сложнее и дольше, чем программа Apollo в 1960-х годах?

Главная причина кроется в изменившихся стандартах безопасности. В 60-е годы риск гибели экипажа оценивался, конечно, высоко, но это принималось как неизбежная часть космической гонки. Сегодня требования NASA к безопасности пилотируемых полетов стали намного строже. Вероятность потери экипажа должна быть сведена к минимуму (расчетный показатель — не более 1 случая на 270 миссий). Это требует многократного дублирования всех систем и длительных испытаний, что затягивает сроки разработки и увеличивает стоимость.

Второй вопрос касается выбора подрядчиков. Основными разработчиками SLS и Orion выступают корпорации Boeing и Lockheed Martin. Критики указывают, что их подход к разработке менее эффективен и более дорог по сравнению с частными компаниями вроде SpaceX. Однако участие этих гигантов обусловлено необходимостью поддерживать производственные цепочки по всей территории США. Это обеспечивает программе политическую поддержку в Конгрессе, что гарантирует стабильное финансирование, независимо от смены администрации президента.

Заключение

Миссия Artemis II — это сложный инженерный проект, который балансирует между ограничениями физики, требованиями безопасности и политическими реалиями. Использование старых технологий в данном случае это не признак отсталости, а способ гарантировать работоспособность систем в агрессивной среде глубокого космоса.

Высокая стоимость и одноразовость компонентов ракеты SLS делают эту программу переходным этапом. В будущем для постоянного присутствия на Луне потребуются более экономичные многоразовые системы. Однако именно сочетание консервативных инженерных решений и огромного бюджета позволяет NASA планировать безопасное возвращение людей к Луне уже в 2026 году.