german_kmw

Category:

Проблемы космической экспансии человечества. Вводная часть. Луна.

 Посмотрел первые два сезона сериала «Пространство», он же «Экспансия» , в котором почувствуется о перипетиях  жизни в освоенной человечеством Солнечной системе.  И задумался о том на какой стадии сейчас человечество в   колонизации Солнечной системы. 

 Карта   метрополитена Солнечной системы  

Карта Солнечного метрополитена
Карта Солнечного метрополитена

Карта содержит значения  изменения скорости космического аппарата, которое необходимо для выполнения орбитального манёвра (изменения траектории), кратко  Δv (дельта-ви). Здесь упрощённо  показано сколько минимум ! приведётся затратить Δv  для полёта к  различным телам Солнечной системы, по самым экономичным Гомановским траекториям.  И преодолев Earth Intercept- земное притяжение, достигнув второй космической   мы находимся  на половине пути куда угодно в нашей системе! Но это и означает, что на следующие полпути нужен относительно мощный и тяжёлый космический корабль, который мы там соберём уже в космосе,   запуская несколько ракет с Земли, либо отправим сразу очень большой корабль. Места где выгоднее всего размещать долговременное присутствие находятся в «точках Лагранжа» — это места  где  гравитационное взаимодействие Луны, Земли и Солнца уравновешивают друг друга и на коррекции орбиты тратится меньше топлива.  Кстати и на орбиту Луны ракета закинет больший груз, чем на ГСО. 

  Во второй точке Лагранжа сейчас находится «Спектр-РГ» 

расположение точек Лагранжа
расположение точек Лагранжа

 Однако точки Лагранжа находятся достаточно далеко в космосе, корабли с людьми на борту эти места пространства ещё не посещали. В этих местах работают в основном научные аппараты -телескопы. 

 Поэтому точкой сборки для межпланетных путешествий станут более низкие орбиты — такие как орбита Луны или НОО. 

 Глядя на эту карту становится понятно почему  пионеры космонавтики (Королёв, Цандер, фон Браун) стремились на Марс — потому что, не смотря на расстояние и время полёта, высадка человека на нём реальна.  Так же становится понятно назначение  предложенной американцами лунной орбитальной станции — она позволяла создать промежуточный объект на пути Земля-Марс и провести сначала отработку, а потом  сборку и отправку марсианского транспортника на орбите Луны, при необходимости она бы позволила заняться исследованиями и освоением Луны.  

один из возможных вариантов Gateway
один из возможных вариантов Gateway

 Нужно конечно понимать, что планеты хотя и находятся на одной плоскости, но и сами движутся  и не находятся на одной прямой .

 Единственное, что мешает осуществить  планы экспансии в космос на практике — это  экономика, дело в том, что  космонавтика стоит дорого и содержать и МКС и лунную станцию и вести экспансию на планеты уж очень экономически затруднительно, тем более  вести единолично отдельному государству.   Так же из карты нашей системы видно, что экономика снабжения лунной базы сложнее, чем снабжения лунной орбитальной станции. 

   Луна. 

МКС на фоне южного полушария Луны /Eric Holland
МКС на фоне южного полушария Луны /Eric Holland

 Луна ближайшее к Земле крупное космическое тело, от планеты она отличается только тем, что находится на орбите другой планеты, а не звезды.   Сейчас известно, что хотя на Луне нет атмосферы и большая часть поверхности иссушена солнечным светом, и подвергнута бомбардировкой астероидами и метеоритами. Однако  на полюсах Луны, в частности на Южном полюсе в кратерах,  есть зоны вечной тени, в   которых находится замороженная вода. Вода — это тот ресурс ради которого возможно  стоит лететь и покорять Луну.  Вода может служить для получения водорода и кислорода, два этих элемента могут служить источником топлива для ракет.  Освоение Луны  позволит использовать её как базу для создания ракет, которые полетят на другие тела солнечной системы. 

астронавт на Луне - безводная и безатмосферная пустыня
астронавт на Луне - безводная и безатмосферная пустыня

   Луна интересна ещё и своим потенциалом в области солнечной  энергетики, так как здесь нет атмосферы и день длится 14 земных ( ночь тоже 14 суток земных). Панели не будут пылится и загрязнятся, как на Земле или Марсе. На  Луне очень хорошие возможности для астрономии — нет атмосферы,  звёзды видно даже днём.

 Луна может послужить  испытательным полигоном ядерных  космических технологий для космоса — реактора для питания станции, ядерного космического буксира.  

Лёд на полюсах Луны по данным орбитальных приборов
Лёд на полюсах Луны по данным орбитальных приборов

   Какие же планы в среднесрочную перспективу у земных государств на Луну по состоянию на начало 2020 года?

 США

У США ,ведущей космической державы, основным направлением длительное время был Марс. Хотя они и высаживались на Луне, однако человечеству не получилось закрепить результат высадки, потом произошла потеря интереса к  Луне, прервавшаяся с открытием воды на полюсе американской же орбитальной автоматической станцией ( детектор зафиксировавший наличие молекул воды — российский, кстати). Американские планы постоянно меняются,  на  они планируют сразу начинать  исследование Луны  людьми, миссия называется  «Артемида», она включает  создание небольшой станции на орбите — лунного орбитального шлюза,  посещение астронавтами этой станции раз в год  на несколько недель, с возможностью  последующей посадочной миссии. Пока больше похоже на «флаговтык», хотя так же прорабатываются луноходы и транспорт грузов на лунную станцию и саму Луну. Президент Трамп планировал вернуть американцев на Луну в 2024 г., но в реалистичность сроков верится слабо. 

Лунный орбитальный шлюз по состоянию на 2020г.
Лунный орбитальный шлюз по состоянию на 2020г.

 Для работ  на Луне необходимой техники пока что нет и у американцев, в стадии разработки пилотируемый корабль для дальнего космоса Орион, агрегатный отсек для него  создадут европейцы.

корабль Орион
корабль Орион

для доставки на орбиту Ориона, сейчас ракета только  создаётся на компонентной базе шаттла и Дэльты Хеви — называется ракета СЛС. Первая версия этой ракеты должна будет выводить  более 26 тонн на лунную орбиту. 

бак первой ступени ракеты СЛС
бак первой ступени ракеты СЛС

 Ракета  является американским космическим долгостроем, её первая версия  ожидается в начале 2020-х годов, она  будет выводить к Луне массу меньше, чем летавшей 50 лет назад Сатурн 5 и к сожалению, кроме лунной миссии СЛС пока что не находит применения. 

 Россия

Луна-25, должна  отработать посадку на Южный полюс Луны
Луна-25, должна отработать посадку на Южный полюс Луны

 СССР некогда проводил интересную программу исследований Луны, были луноходы, миссия по автоматическому забору и доставке грунта с Луны на Землю, к сожалению развал СССР очень сильно отбросил космический потенциал России.  Россия  совместно с Европой   работает над программой исследований Луны автоматическими приборами — она будет называться как и советские миссии — «Луна».  По этой программе  в 2021 году  планируется  отработать посадку и провести анализ зоны Южного полюса —аппарат  «Луна-25», в середине 2025-х годов будет отправлен  орбитальный аппарат для стереокартаграфирования поверхности спутника — «Луна-26» и  к концу 2020-х годов Россия отправит   аппарат для бурения зоны южного полюса Луны и исследования на месте этих образцов — « Луна 27».  Выбор автоматических приборов для исследования Луны можно только приветствовать , он дешевле и безопаснее высадки человека, и позволит получить информацию о воде на южном полюсе.

 Так же существуют амбициозные планы по созданию сверхтяжёлой ракеты способной вывести на лунную орбиту пилотируемый корабль.  Российская сверхтяжёлая ракета планируется модульной конструкции, она будет собираться из универсальных блоков на базе ( тоже разрабатываемой) Союз-5.   Сейчас идут работы над созданием составных элементов тяжа — ракетах «Союз-5» и кораблём для межпланетных перелётов «Орёл»(бывший ППП КС, ПТК НП, «Федерация»). «Орёл» для полёта к Луне планируется сделать массой примерно 21000 кг. 

 Китай

посадочный модуль "Чанъе-4"
посадочный модуль "Чанъе-4"

Китай ведёт амбициозную программу «Чанъэ» —миссия «Чанъэ-5» планируется в 2020 году, она будет включать  забор лунного грунта с обратной  стороны Луны, из средних широт, и возврат грунта на Землю для научных исследований. Пока на полюса они внимания не акцентируют. Высадку человека Китай рассчитывает провести в 2030-х годах.  Ведутся работы над созданием сверхтяжёлой ракеты и пилотируемого корабля — об их успешности судить сложно- китайская программа не блещет пиаром. 

 Частная компания   Спейс Икс

 Есть планы и у  частника. И. Маск видит возможность присосатся к государственным финансам принять  участие в транспортном обеспечении лунных миссий США , для этого Маск  планирует выводить на сверхтяжёлой РН Фэлкон Хэви( кстати модульной сборки) — транспортники Дрэгон  Икс Эл  ( Dragon XL )

Сверхтяж Фэлкон Хэви
Сверхтяж Фэлкон Хэви


 транспортник Dragon XL
транспортник Dragon XL

 Параллельно с этим,  Маск  пытается провести революцию, которая обнулит СЛС и Фэлкон 9 и Фэлкон Хэви  и ракеты его конкурентов, пытается создать дешёвый и тяжёлый транспортник для космоса  — Старшип (Starship) .  Злые языки говорят, что это лишь пиар, хомячки Маска утверждают, что корабль Старшип в ближайшее время повезёт людей на Марс (  Луна Маску и его фанам менее интересна). Если верить ожиданиям маскофилов полёт людей на Марс ожидается   уже в 2022 году, в крайнем случае  в 2023 году.  Старшип будет использовать мощные двигатели на СПГ — Раптор, и собственно метан в качестве топлива, кислород — окислителя. 

Двигатель Raptor
Двигатель Raptor


 Старшип  в сравнении с шаттлом
Старшип в сравнении с шаттлом

  Корабль Старшип Маск делает на свои  на средства компании Спейс Икс, старается довольствоваться минимумом затрат —  например бак варят из листовой нержавейки, и под открытым небом.

бак Старшипа вблизи
бак Старшипа вблизи
 Четвёртый бак Илона Маска
Четвёртый бак Илона Маска


Пока что  три подряд испытания бака  давлением закончились  неудачно — бак красиво разрушался и подлетал не несколько десятков метров, он не выдерживал нагрузки. 

  Маск на презентации обещает посадить Старшип на Луну уже в 2021 году, а затем строить там базу и осваивать Луну. 

 Старшип — это ре инкарнация проекта Маска БФР( биг факен рокет), который он предлагал в различных итерациях с  2014 года и обещал полёт в 2018, а на Луну в 2020г. 

 Ролик  от 2017 года... 

    С освоением Луну у человечества хорошо складывается в фантастических фильмах и презентациях НАСА и Спейс Икс.  В реальности же по Луне разнобой, нет объединения космических держав по типу МКС, потому что США взялись делать лунную станцию самостоятельно.   Сейчас они раз в полгода пересматривают свои планы — между лунной станцией, лунным шлюзом и высадкой на Луну, теперь датой высадки назначили нереалистичный 2024 год. 

  Китай использует исследование Луны автоматическими станциями для укрепления своего имиджа в мире и весьма успешно.  Россия ищет кооперации с ЕС для  исследований, а затем возможно  создания собственной  пилотируемой программы на волне общественного интереса. Программы  малореалистичной , т.к. потребует колоссальные затраты и отдачи космической отрасли на пока что недостижимом уровне. 

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic