Высадка людей на Луне ведёт NASA назад в будущее

США собираются отправить пилотируемую экспедицию на Луну в 2018 году и, более того, в дальнейшем NASA намерено выполнять по два таких полёта в год. Потому для большей эффективности и надёжности предприятия американские инженеры решили применить комбинацию новых и старых технических решений.

Совсем недавно мы сообщили, что Майкл Гриффин (Mike Griffin), глава NASA, представил документ "Анализ архитектуры систем исследования" (Exploration Systems Architecture Study), описывающий возвращение людей на Луну.

Теперь агентство опубликовало любопытные подробности. И мы можем шаг за шагом представить – как будет проходить этот полёт.

 

 

Но прежде, чем кричать "Ключ на старт!", вернёмся к многострадальному CEV (пилотируемому исследовательскому кораблю), вокруг которого сломано уже немало копий, хотя он и существует пока лишь только на рисунках. Причём – совсем разных.

Напомним, эту рабочую лошадку и надежду пилотируемой космонавтики Америки проектируют разные компании. Каждая – по своему разумению.

Например, это Lockheed Martin с концепцией крылатого мини-шаттла (подробно тут), использующего крылья в верхних слоях атмосферы и классический парашют – на последнем этапе приземления.

С другой стороны – тандем из Northrop Grumman и Boeing, которые строят нечто "классическое", капсулу без крыльев. Вкратце мы уже рассказывали об этом.

И это только компании, чаще всего упоминающиеся в связи с новой лунной гонкой. А ведь есть ещё "маленькая, но гордая" t/Space, у которой не только своё видение корабля CEV, но даже не похожая ни на что схема полёта и высадки на Луну. Её мы описывали здесь.

Решение NASA о выборе подрядчика по созданию CEV ещё не принято. Но посмотрите на рисунки корабля, который доставит людей на Луну. Что мы видим? Какой там шаттл… Да это же старый знакомый – Apollo. Правда, существенно выросший в размерах.

Значит ли это, что CEV будет строить Boeing? Неизвестно.

Нет, конечно, никто не намерен изготавливать новые экземпляры легендарных Apollo для возвращения на Луну. Сходство здесь исключительно внешнее. Но в то же время – неслучайное.

Давайте же совершим рейс на наш естественный спутник.

Старт тяжёлого носителя с лунным посадочным модулем и разгонной ступенью (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

1. Лунный посадочный модуль (без экипажа) и разгонная ступень поднимаются на околоземную орбиту с помощью нового тяжёлого носителя (грузоподъёмность на низкую орбиту – 125 тонн), созданного из двигателей, деталей внешнего бака и модифицированных твердотопливных ускорителей от шаттла.

Это первое отличие от миссий Apollo, где весь "лунный" комплекс, вместе с людьми, стартовал как единое целое.

Кстати, разгонная ступень первый раз включается на последнем этапе выведения – она вытягивает на орбиту и себя, и лунный модуль.

Старт корабля CEV с экипажем на борту (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

2. Когда на Земле убедятся, что этот аппарат вышел на правильную орбиту, стартует ракета с CEV. На его борту – 4 астронавта (при миссиях на Международную Космическую Станцию в том же самом CEV смогут лететь до 6 человек).

Ракета – это один твердотопливный ускоритель от шаттла (первая ступень) и жидкостная вторая ступень с двигателем опять-таки – от современного челнока. Грузоподъёмность этого носителя – 25 тонн на низкую орбиту.

CEV (во всяком случае – в данном описании) очень похож на корабль Apollo: цилиндрический "технический" отсек (в новых документах он зовётся "сервисный модуль") и коническая возвращаемая капсула. Только размеры намного больше (внешний диаметр – 5,5 метров), а вся начинка, естественно, современнее.

3. CEV и лунный модуль стыкуются на околоземной орбите.

Стыковка корабля с лунным модулем на околоземной орбите и старт комплекса к Луне (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

4. Второй раз включаются двигатели разгонной ступени. Вся связка отправляется к Луне. После набора скорости разгонная ступень отбрасывается. Перелёт длится три дня.

5. Комплекс выходит на окололунную орбиту. Весь экипаж переходит в лунный модуль и выполняет расстыковку с CEV.

Это решение – ещё одна новация, по сравнению со схемой полёта 1960-х годов. CEV сможет выполнять полёт вокруг Луны в автоматическом режиме, так что не будет необходимости оставлять на нём человека, как было в случае с Apollo.

Напомним, тогда к Луне в одном рейсе летели трое. Один оставался на окололунной орбите, а двое – выполняли посадку на Луну в так называемой "лунной кабине".

Выход на лунную орбиту (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

6. Лунный модуль садится на поверхность нашего естественного спутника.

Важно подчеркнуть, что в отличие от полётов Apollo, когда технические возможности позволяли посадить аппарат лишь в экваториальных районах Луны, энергетические возможности CEV и лунного модуля позволят выбрать для посадки абсолютно любой участок на Селене.

И, кстати, об энергетике. Двигатели самого CEV и подъёмные двигатели лунного модуля будут работать на жидком метане. Для ракетостроения — топливо пока экзотическое.

Выбор продиктован неожиданным соображением. Вся эта техника, с изменениями и дополнениями, будет использована и при высадке людей на Марсе.

А в отношении такой экспедиции уже есть планы по выработке топлива для возвращения (а именно — метана) из местного химического сырья – компонентов атмосферы Марса.

7. Работа астронавтов на Луне продлится неделю. Интересно, что в отличие от лунной кабины миссий Apollo в новом лунном модуле будет воздушный шлюз.

Высадка на Луну (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

8. Подъёмная ступень лунного модуля поднимается на окололунную орбиту.

9. CEV и подъёмная ступень стыкуются. Экипаж переходит в CEV. Подъёмная ступень отбрасывается.

10. CEV разгоняется и выходит на трассу Луна — Земля.

11. Неподалёку от Земли сервисный модуль CEV отбрасывается. Впервые оказывается открытым тепловой щит капсулы – "дно" конуса.

12. Спускаемая капсула CEV входит в атмосферу. После начального торможения она раскрывает парашюты и тут же отбрасывает тепловой щит, а также – надувает снизу воздушные "мешки".

13. Капсула касается земли (основной вариант посадки), либо поверхности воды (запасной вариант). Миссия окончена.

На этой странице можно найти флэш-ролик, показывающий все этапы миссии.

Старт подъёмной ступени на лунную орбиту (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

Теперь необходимо отметить ряд важных моментов. Как мы видим, общая схема полёта на Луну, предлагаемая NASA, вызывает стойкие ассоциации с Apollo. И не зря. Судя по всему, давно проверенные решения – это то, что нужно для повышения надёжности всего предприятия, хотя технически тут не будет использовано ни одного "старого" болта.

Так, коническая форма капсулы CEV продиктована соображениями аэродинамической устойчивости и прочности при возвращении в атмосферу на высокой скорости. Это самое простое и оптимальное для данной задачи решение.

Добавим, что капсула CEV, по замыслу агентства, должна быть рассчитана на 10 полётов. Каждый раз её нужно будет лишь оснащать новым тепловым щитом и стыковать с новым сервисным модулем.

Развёртывание парашютов капсулы CEV (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

При старте CEV с Земли на вершине капсулы будет закреплена маленькая ракета, которая сможет отвести корабль с экипажем от носителя в случае аварии – на любом этапе выведения, начиная с самого стартового стола.

NASA пишет, что хочет посылать по две экспедиции на Луну каждый год, что должно ускорить создание там постоянной базы.

Грузы на базу и обратно можно будет доставлять с помощью того же самого комплекса – один рейс каждые шесть месяцев. CEV можно будет использовать в качестве беспилотного грузовика. И тогда же время пребывания каждого конкретного экипажа на Луне может быть расширено до шести месяцев.

Приземление (иллюстрация NASA/John Frassanito and Associates).

Цель новой серии экспедиций на Луну – научиться жить там с частичным (как минимум) использованием местных сырьевых и энергетических ресурсов для выработки ракетного топлива и кислорода для дыхания. Плюс, конечно, новые научные исследования.

Наконец, ещё одна, очевидная, цель — отработка техники, которая будет применена в составе комплекса для полёта людей на Марс.

И хотя провести весь такой рейс в капсуле CEV шесть "марсонавтов" не смогут (для этого будет создан другой корабль), посадку на Землю по возвращению они будут выполнять в том же CEV.

Вспомним, когда-то серия полётов американцев на Луну была выполнена, в большей степени, по политическим соображениям, нежели из научной необходимости.

Можно долго спорить, как обстоит дело сейчас. Но ясно одно: на этот раз технический лунный задел – не пропадёт.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru