Commercial Lunar Payload Services¶

Commercial Lunar Payload Services (CLPS) — это программа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), направленная на закупку услуг по доставке полезных грузов на поверхность Луны у частных коммерческих компаний. Программа предусматривает заключение контрактов на разработку, строительство и эксплуатацию посадочных модулей, способных доставлять научные приборы, технологические демонстраторы и другие грузы NASA, а также грузы сторонних заказчиков, в различные районы Луны. CLPS является ключевым элементом более широкой лунной программы NASA «Артемида» и реализуется с 2018 года.

¶История

¶Предпосылки создания

После завершения программы «Аполлон» в 1972 году пилотируемые полёты на Луну не осуществлялись. В 2000-х годах NASA разрабатывало программу «Созвездие», предполагавшую возвращение человека на Луну, но она была отменена в 2010 году. Вместо этого был взят курс на освоение дальнего космоса с использованием коммерческих партнёров, что успешно продемонстрировала программа Commercial Orbital Transportation Services (COTS) по доставке грузов на Международную космическую станцию (МКС). Успех COTS и аналогичных программ (Commercial Crew Program) показал, что частные компании могут эффективно разрабатывать и эксплуатировать космические системы при государственном финансировании и технической поддержке.

¶Запуск программы

В апреле 2018 года NASA официально объявило о создании программы CLPS. Целью было стимулирование развития коммерческого рынка лунных перевозок и снижение затрат на научные исследования Луны. В отличие от традиционных подходов, когда NASA разрабатывало и управляло космическими аппаратами самостоятельно, CLPS предполагает, что компании выступают в роли генеральных подрядчиков, несущих полную ответственность за проектирование, производство, запуск и эксплуатацию посадочных модулей.

¶Первые контракты и миссии

В ноябре 2018 года NASA выбрало девять компаний для участия в программе в рамках конкурса на предоставление услуг по доставке грузов. Среди них были Astrobotic Technology, Intuitive Machines, Orbit Beyond, Moon Express и другие. В мае 2019 года были заключены первые контракты на выполнение конкретных миссий. Первой компанией, получившей контракт, стала Astrobotic Technology (79,5 млн долларов США), затем Intuitive Machines (77 млн долларов) и Orbit Beyond (97 млн долларов). Позднее Orbit Beyond отказалась от контракта.

Первая попытка посадки в рамках CLPS была предпринята миссией Peregrine компании Astrobotic Technology в январе 2024 года. Из-за неисправности двигателя после отделения от ракеты-носителя аппарат не смог выйти на траекторию к Луне и был сведён с орбиты. Первой успешной посадкой стала миссия IM-1 компании Intuitive Machines (посадочный модуль «Одиссей») в феврале 2024 года. Аппарат совершил мягкую посадку в районе южного полюса Луны, хотя и с некоторыми техническими проблемами (повреждение одной из опор, неоптимальная ориентация солнечных панелей). Тем не менее, это была первая посадка частного космического аппарата на Луну и первая посадка США после «Аполлона-17» в 1972 году.

¶Цели и задачи

Основными целями программы CLPS являются:

• Снижение стоимости лунных миссий: За счёт конкуренции между компаниями и использования коммерческих подходов к разработке и производству.
• Ускорение темпов исследований: Возможность запускать несколько миссий в год, а не раз в десятилетие, как в эпоху государственных программ.
• Развитие коммерческой инфраструктуры на Луне: Создание рынка услуг по доставке грузов, который в будущем может быть использован для обеспечения пилотируемых миссий и добычи ресурсов.
• Технологическая демонстрация: Отработка новых технологий посадки, навигации, связи, бурения и использования лунных ресурсов (ISRU) в реальных условиях.
• Научные исследования: Доставка на Луну научных приборов для изучения лунного грунта, геологии, экзосферы, радиационной обстановки и других аспектов.

¶Участники программы

¶Основные компании-подрядчики

К 2024 году в программе участвуют несколько компаний, получивших контракты на выполнение миссий:

• Astrobotic Technology (США): Разрабатывает посадочные модули Peregrine и Griffin. Миссия Peregrine (2024) — неудачная. Миссия Griffin (запланирована на 2025 год) — доставка марсохода VIPER (позднее отменён NASA, но миссия может быть переориентирована).
• Intuitive Machines (США): Разрабатывает посадочные модули серии Nova-C. Миссия IM-1 (2024) — успешная (частично). Миссия IM-2 (запланирована на 2025 год) — доставка буровой установки и других приборов в район южного полюса. Миссия IM-3 (запланирована на 2025 год) — доставка научных грузов.
• Firefly Aerospace (США): Разрабатывает посадочный модуль Blue Ghost. Миссия Blue Ghost 1 (запланирована на 2025 год) — доставка 10 приборов NASA в Море Кризисов.
• Draper Laboratory (США): Разрабатывает посадочный модуль SERIES-2. Миссия (запланирована на 2025-2026 годы) — доставка приборов на обратную сторону Луны.
• Blue Origin (США): Разрабатывает посадочный модуль Blue Moon Mark 1. Контракт на демонстрационную миссию (запланирована на 2025-2026 годы) — доставка грузов и отработка технологий.

¶Роль NASA

NASA выступает в роли заказчика и технического консультанта. Агентство предоставляет компаниям технические требования, стандарты, а также научные приборы для установки на модули. NASA также финансирует разработку и производство модулей, а также оплачивает услуги по доставке грузов. Важно отметить, что компании не обязаны использовать ракеты-носители NASA; они самостоятельно выбирают операторов запуска (например, SpaceX, United Launch Alliance, Rocket Lab).

¶Устройство и характеристики посадочных модулей

Посадочные модули, разрабатываемые в рамках CLPS, значительно различаются по конструкции, размерам и грузоподъёмности, что отражает конкуренцию и разнообразие подходов.

¶Общие черты

• Многоразовость: Хотя большинство модулей являются одноразовыми, некоторые компании (например, Blue Origin) проектируют их с возможностью повторного использования.
• Автономность: Модули оснащены системами автономной навигации и посадки (Terrain Relative Navigation, Hazard Detection and Avoidance), позволяющими совершать точную посадку в заданном районе без участия оператора на Земле.
• Связь: Используют радиосвязь в X-диапазоне для передачи данных на Землю через сеть Deep Space Network (DSN) или через ретрансляционные спутники (например, Lunar Reconnaissance Orbiter).
• Энергопитание: В основном солнечные батареи, дополненные аккумуляторами для работы в лунную ночь (длительностью около 14 земных суток). Некоторые модули (например, Griffin) могут использовать радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) для переживания длительных периодов темноты.
• Терморегуляция: Активные и пассивные системы для поддержания рабочей температуры приборов в условиях перепадов от -180°C до +120°C.

¶Примеры модулей

• Nova-C (Intuitive Machines): Высота около 4,3 м, диаметр 1,6 м, масса около 1900 кг (сухая). Грузоподъёмность до 100 кг на поверхность Луны. Использует криогенное топливо (метан и жидкий кислород) для двигательной установки.
• Peregrine (Astrobotic): Высота около 1,9 м, диаметр 2,5 м, масса около 1283 кг (сухая). Грузоподъёмность до 90 кг. Использует гиперголическое топливо (монометилгидразин и тетраоксид диазота).
• Blue Ghost (Firefly Aerospace): Высота около 2,0 м, диаметр 3,5 м, масса около 1500 кг (сухая). Грузоподъёмность до 150 кг. Использует гиперголическое топливо.
• Griffin (Astrobotic): Высота около 2,5 м, диаметр 4,5 м, масса около 2500 кг (сухая). Грузоподъёмность до 500 кг. Использует гиперголическое топливо.

¶Научные и технологические грузы

Программа CLPS доставляет на Луну широкий спектр полезных нагрузок, разработанных как NASA, так и другими заказчиками (университеты, частные компании, иностранные космические агентства).

¶Типы грузов

• Геофизические приборы: Сейсмометры, тепловые зонды, магнитометры для изучения внутреннего строения Луны.
• Геологические инструменты: Спектрометры, рентгеновские флуоресцентные анализаторы, камеры для изучения состава лунного грунта (реголита).
• Технологические демонстраторы: Буровые установки, системы сбора и хранения образцов, устройства для извлечения кислорода из реголита (ISRU), системы связи (лазерная связь), навигационные маяки.
• Эксперименты по изучению экзосферы: Анализаторы пыли, ионные и нейтральные масс-спектрометры.
• Биологические эксперименты: Изучение воздействия лунной радиации и гравитации на живые организмы (например, семена растений, дрожжи).
• Коммерческие грузы: Капсулы времени, художественные объекты, рекламные материалы, мемориальные капсулы.

¶Примеры конкретных приборов

• Peregrine (миссия 2024): Лазерный ретрорефлектор (LRA), спектрометр нейтронов (NSS), масс-спектрометр (PITMS), магнитометр (MAG), радиационный монитор (RAD).
• IM-1 (миссия 2024): Радионавигационный маяк (LN-1), лазерный ретрорефлектор (LRA), камера для съёмки шлейфа двигателя (SCALPSS), система точной посадки (NDL).
• IM-2 (запланирована): Буровая установка PRIME-1 (Polar Resources Ice Mining Experiment) для извлечения льда, масс-спектрометр (MSolo), лазерный ретрорефлектор (LRA), камера SCALPSS.
• Blue Ghost 1 (запланирована): Буровая установка (Lunar PlanetVac), лазерный ретрорефлектор (LRA), радиационный монитор (RAD), сейсмометр (SEIS), тепловой зонд (Heat Flow Probe).

¶Критика и проблемы

Программа CLPS, несмотря на успехи, подвергается критике по нескольким направлениям:

• Высокий риск: Коммерческие компании, особенно стартапы, несут значительные технические и финансовые риски. Первая миссия Peregrine завершилась неудачей, что привело к потере научных приборов и финансовых средств. Критики утверждают, что NASA могло бы добиться более высокой надёжности, разрабатывая аппараты самостоятельно.
• Недостаточное финансирование: Некоторые эксперты считают, что выделяемые NASA средства (в среднем 50-100 млн долларов за миссию) недостаточны для создания надёжных посадочных модулей, способных выдерживать суровые условия Луны.
• Ограниченная научная отдача: Из-за малого размера и ограниченного энергоснабжения модулей, на них можно установить лишь небольшое количество приборов. Кроме того, миссии часто имеют короткий срок активного существования (несколько дней или недель), что ограничивает объём собираемых данных.
• Зависимость от коммерческих операторов: NASA теряет прямой контроль над проектированием и эксплуатацией аппаратов, что может приводить к задержкам, перерасходу средств и техническим компромиссам.
• Проблемы с посадкой: Миссия IM-1 показала, что даже успешная посадка может быть сопряжена с техническими проблемами (повреждение опоры, неоптимальная ориентация), которые могут снизить научную ценность миссии.

¶Значение и перспективы

Программа CLPS является важным шагом в развитии коммерческой космонавтики и освоении Луны. Она демонстрирует, что частные компании могут успешно выполнять сложные космические миссии, ранее доступные только государственным космическим агентствам. Успехи и неудачи CLPS дают ценный опыт для будущих проектов, включая пилотируемые миссии «Артемида» и создание постоянной лунной базы.

В перспективе программа должна обеспечить регулярную доставку грузов на Луну, что позволит проводить систематические научные исследования, испытывать технологии для добычи ресурсов (воды, кислорода, металлов) и создавать инфраструктуру для будущих пилотируемых экспедиций. Ожидается, что в 2025-2026 годах будет выполнено несколько новых миссий, в том числе с посадкой в районе южного полюса, где, как предполагается, находятся значительные запасы водяного льда.

¶Источники

• NASA. Commercial Lunar Payload Services (CLPS) Overview. NASA.gov.
• NASA. CLPS Contract Awards and Task Orders. NASA.gov.
• Intuitive Machines. IM-1 Mission Press Kit. 2024.
• Astrobotic Technology. Peregrine Mission One Overview. 2024.
• Firefly Aerospace. Blue Ghost Mission Overview. 2024.
• SpaceNews. «First CLPS mission fails after launch». January 2024.
• SpaceNews. «Intuitive Machines’ Odysseus lands on the Moon». February 2024.
• The Planetary Society. «Commercial Lunar Payload Services (CLPS)».