Лунные пилотируемые экспедиции реферат
Обновлено: 05.07.2024
КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЕТЫ ПИЛОТИРУЕМЫЕ. Пилотируемый космический полет – это передвижение людей в летательном аппарате за пределами земной атмосферы по орбите вокруг Земли или по траектории между Землей и другими небесными телами с целью исследования космического пространства или проведения экспериментов. В Советском Союзе космических путешественников назвали космонавтами; в США их называют астронавтами.
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
Конструкция, запуск и эксплуатация пилотируемых космических летательных аппаратов, называемых космическими кораблями, намного сложнее, чем беспилотных. Кроме двигательной установки, систем наведения, энергоснабжения и других, имеющихся на автоматических КА, для пилотируемых необходимы дополнительные системы – жизнеобеспечения, ручного управления полетом, бытовые помещения для экипажа и специальное оборудование – для обеспечения возможности нахождения экипажа в космосе и выполнения им необходимой работы. С помощью системы жизнеобеспечения внутри корабля создаются условия, подобные земным: атмосфера, пресная вода для питья, пища, утилизация отходов и комфортный тепло-влажностный режим. Помещения для экипажа требуют специальной планировки и оборудования, поскольку на корабле сохраняются условия невесомости, в которых предметы не удерживаются на своих местах силой тяжести, как это происходит в земных условиях. Все предметы на космическом корабле притягиваются друг к другу, поэтому должны быть предусмотрены специальные устройства крепления и тщательно продуманы правила обращения с жидкостями, начиная от пищевой воды и кончая отходами жизнедеятельности.
Для обеспечения безопасности человека все системы КК должны обладать высокой надежностью. Обычно каждая система дублируется или выполняется в виде двух одинаковых подсистем, с тем чтобы выход из строя одной из них не угрожал жизни экипажа. Электронное оборудование корабля выполняется в виде двух или более комплектов или независимых наборов электронных блоков (модульное резервирование) для обеспечения безопасного возвращения экипажа в случае самых непредвиденных аварийных ситуаций.
ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА
Три основные системы необходимы для осуществления продолжительного полета космического корабля за пределами атмосферы и безопасного возвращения на Землю: 1) достаточно мощная ракета для выведения КК на орбиту вокруг Земли или траекторию полета к другим небесным телам; 2) тепловая защита корабля от аэродинамического нагрева во время возвращения на Землю; 3) система наведения и управления для обеспечения нужной траектории движения корабля.
При разработке оружия в ходе Второй мировой войны были созданы необходимые технологии, а гонка ядерных вооружений в 1950-х годах способствовала их дальнейшему совершенствованию. Появление космических ракет-носителей было связано с разработкой межконтинентальных баллистических ракет (МБР) с достаточно большой забрасываемой массой, которые позволили выводить аппараты массой 1–2 т на низкую околоземную орбиту. Создание системы теплозащиты стало возможным после разработки абляционных материалов, которые испаряются вследствие трения о воздух при прохождении с высокой скоростью через атмосферу. И наконец, высокоточные и компактные инерциальные системы наведения были разработаны для баллистических ракет с мобильным стартом. Точность попадания этих ракет в цель с расстояния в несколько тысяч километров составляет всего несколько сотен метров.
См. также ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИЯ; ВОЙНА ЯДЕРНАЯ.
ПЕРВЫЕ ПОЛЕТЫ
РЕШЕНИЕ ЛЕТЕТЬ НА ЛУНУ
Из-за различия политических систем Советский Союз сначала не отнесся серьезно к этому заявлению Кеннеди. Советский премьер Н.С.Хрущев рассматривал космическую программу главным образом как важный пропагандистский ресурс, хотя квалификация и энтузиазм советских инженеров и ученых были не ниже, чем у их американских соперников. Лишь 3 августа 1964 ЦК КПСС утвердил план пилотируемого облета Луны. Отдельная программа посадки на Луну была одобрена 25 декабря 1964 – с отставанием более чем на три года от Соединенных Штатов.
ПОДГОТОВКА К ПОЛЕТУ НА ЛУНУ
Встреча на окололунной орбите.
ПОЛЕТ НА ЛУНУ
27 января 1967 во время имитационного отсчета времени перед первым пилотируемым полетом случился пожар, в котором погибли три космонавта (В.Гриссом, Э.Уайт и Р.Чаффи).
Основные изменения в конструкции отсека экипажа после пожара заключались в следующем: 1) были введены ограничения на использование горючих материалов; 2) изменен состав атмосферы внутри отсека перед стартом на смесь 60% кислорода и 40% азота (в воздухе при нормальных условиях 20% кислорода и 80% азота), после запуска кабина продувалась, и атмосфера в ней заменялась на чисто кислородную при пониженном давлении (экипаж при этом, находясь в скафандрах, все время пользовался чистым кислородом); 3) добавлен быстро открывающийся аварийный люк, который позволял экипажу покинуть корабль менее чем за 30 с.
Отсек экипажа соединен с цилиндрическим двигательным отсеком, в котором находится маршевая двигательная установка (ДУ), двигатели системы ориентации (СО) и система электропитания (СЭП). ДУ состоит из маршевого ракетного двигателя, двух пар баков горючего и окислителя. Этот двигатель должен использоваться для торможения корабля при переходе на окололунную орбиту и разгона для возвращения на Землю; кроме того, он включается для промежуточных коррекций траектории полета. СО позволяет контролировать положение корабля и маневрировать при стыковке. СЭП обеспечивает корабль электроэнергией и водой (которая образуется при химической реакции между водородом и кислородом в топливных элементах).
Лунная кабина.
В то время как основной блок корабля спроектирован с расчетом на вход в атмосферу, лунная кабина рассчитана только на полет в безвоздушном пространстве. Поскольку на Луне нет атмосферы и ускорение силы тяжести на ее поверхности в шесть раз меньше земного, посадка и взлет на Луне требуют значительно меньше энергетических затрат, чем на Земле.
Посадочная ступень лунной кабины имеет форму восьмигранника, внутри которого располагаются четыре бака с топливом и двигатель с регулируемой тягой. Четыре телескопические стойки посадочного шасси оканчиваются тарельчатыми опорами, чтобы кабина не провалилась в лунную пыль. Для амортизации удара при прилунении стойки посадочного шасси заполнены сминаемым сотовым заполнителем из алюминия. Экспериментальное оборудование размещается в специальных отсеках между стойками.
Взлетная ступень снабжена небольшим двигателем и двумя топливными баками. Из-за того что испытываемые космонавтами перегрузки сравнительно невелики (одно лунное g при работе двигателя и около пяти g при посадке), а ноги человека хорошо амортизируют умеренные ударные нагрузки, конструкторы лунной кабины не стали ставить кресла для космонавтов. Стоя в кабине, космонавты находятся близко к иллюминаторам и имеют хороший обзор; поэтому отпала необходимость в больших и тяжелых иллюминаторах. Иллюминаторы лунной кабины немногим больше размеров человеческого лица.
Общая схема полета.
Вблизи Луны связка основной блок – лунная кабина описывала напоминающую восьмерку траекторию. Находясь над обратной стороной Луны, космонавты включали маршевый двигатель основного блока для торможения и перевода корабля на окололунную орбиту. На следующий день два космонавта переходили в лунную кабину и начинали пологий спуск к поверхности Луны. Сначала аппарат летит посадочными стойками вперед, а двигатель посадочной ступени тормозит его движение. При приближении к месту посадки кабина разворачивается вертикально (посадочными стойками вниз), чтобы космонавты могли видеть поверхность Луны и осуществлять ручное управление процессом посадки.
Для исследования Луны космонавты, находясь в скафандрах, должны были разгерметизировать кабину, открыть люк и спуститься на поверхность по лестнице, расположенной на передней стойке посадочного шасси. Их скафандры обеспечивали автономную жизнедеятельность и связь на поверхности продолжительностью до 8 ч.
После окончания исследований космонавты поднимались во взлетную ступень и, стартуя с посадочной ступени, возвращались на окололунную орбиту. Затем они должны были сблизиться и состыковаться с основным блоком, покинуть взлетную ступень и присоединиться к третьему космонавту, дожидавшемуся их в отсеке экипажа. Во время последнего витка, находясь с обратной стороны Луны, они включали маршевый двигатель, чтобы завершить восьмерку и вернуться на Землю. Обратное путешествие (также продолжительностью около 60 ч) заканчивалось огненным прохождением через земную атмосферу, плавным спуском на парашютах и приводнением в Тихом океане.
Подготовительные полеты.
Советская программа пилотируемых полетов на Луну.
Экспедиции на Луну.
Последние полеты советской программы пилотируемых полетов к Луне.
Глушко В.П. Космонавтика: энциклопедия. М., 1985
Гэтланд К. и др. Космическая техника: иллюстрированная энциклопедия. М., 1986
Келли К. и др. Наш дом – Земля. М., 1988
Техническая реализация проекта.
Блок первой ступени.
Длина - 42,5 м. Диаметр - 10,1 м. В бак окислителя заливается 1400 т жидкого кислорода, а в бак горючего - 600 т керосина. Наддув бака горючего осуществляется гелием. В кислородном баке наддув гелием производится только на старте. В дальнейшем для этой цели используется кислород, который отбирается из магистрали высокого давления и газифицируется в теплообменнике. Двигательная установка первой ступени скомплектована из пяти однокамерных двигателей F1, каждый из которых дает на Земле тягу 690 т и имеет собственный ТНА и собственные топливные магистрали. Боковые двигатели могут отклоняться на небольшой угол в двух плоскостях от оси ракеты, чем обеспечивается управление первой ступенью. После выключения двигателей для отделения и отвода первой ступени включаются восемь тормозных твердотопливных двигателей, каждый из которых дает тягу 39 т и работает 0,66 сек. Первая ступень работает 150 сек и выключается на высоте 67 км, сообщив ракете скорость 2,38 км/сек.
Блок второй ступени.
Диаметр – 10,1 м (как у первой ступени), длина – 25 м. В цилиндрический бак горючего заливается около 70 т жидкого водорода, а в сферический бак окислителя - 360 т кислорода. Днище баков общее, водородный бак имеет мощное теплоизолирующее покрытие (пенопласт). Наддув баков горючего и окислителя производится газифицированным водородом и кислородом соответственно. На переходнике между блоками первой и второй ступеней "Сатурн-5" установлено восемь вспомогательных твердотопливных двигателей системы обеспечения запуска. На блоке второй ступени имеется также и верхний силовой переходник для стыковки с третьей ступенью. На нем установлены четыре вспомогательных твердотопливных двигателя разделения ступеней. Силовая установка второй ступени, как и первой, имеет пять двигателей: один в центре и четыре по периферии. Поворотом последних достигается управление ракетой. Каждый двигатель дает тягу 102 т, а низкокипящее топливо кислород+водород обеспечивает удельную тягу в пустоте 430 сек. Двигательная установка второй ступени работает примерно 390 секунд и выключается на высоте 186 км при скорости полета 6,88 км/сек.
Блок третьей ступени.
Длина блока вместе с коническим переходником 17,8 м, а диаметр по бакам 6,6 м. Жидкого водорода заливается примерно 17 т, а кислорода 87 т . На третьей ступени установлен один двигатель J2, укрепленный на кардановом подвесе, но вместе с тем имеется целая система твердотопливных и жидкостных вспомогательных двигателей на высококипящих компонентах. Абсолютная тяга этих двигателей невелика и измеряется десятками килограмм, но на них, кроме предпусковой осадки топлива, возложено выполнение и ряда других операций : управление по крену и угловая ориентация после выхода на начальную орбиту. Третья ступень работает примерно 150 сек. После проведения необходимых операций и вычисления момента запуска двигатель снова включается и за 300 сек непрерывной работы выводит корабль на траекторию полета к Луне.
Отказы были неизбежны. Один только лунный модуль состоял из миллиона частей.
Этот полёт вызвал огромное внимание и восторженный отклик в сердцах американцев. Он открыл важный этап в истории космонавтики : впервые человек совершил полёт к другому небесному телу.
Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин сели на Луну 20 июля 1969 года в 20 часов 17 минут 42 секунды по Гринвичу. Они сели в 6,4 км от расчётной точки, горючего на момент посадки оставалось на 49 сек полёта, наклон кабины не более 4 градусов. Всё человечество (кроме СССР и Китая) наблюдало за первой высадкой человека на Луну на экранах телевизоров, НАСА вело непрерывную прямую трансляцию полёта.
Программа "Аполлон" была успешно завершена. На Луне побывали 12 человек, а ее облет совершили 27 астронавтов. Около 300 часов простояли на Луне маленькие домики из алюминиевой фольги, в которых горел свет и можно было дышать, в эти часы Луна уже не была мёртвым небесным телом – Луна была обитаема. 80 часов 44 минуты шагали, прыгали и ездили по Луне люди. Затраты, разумеется были огромными(около 25 миллиардов долларов), на Луне остались конструкции и приборы на сумму 517 миллионов долларов, но началась эта программа без оглядки на средства, даже не как научная, а скорей как оружие пропаганды. Но было бы неверно считать, что все эти деньги так и остались похоронены в лунной пыли. Значительная часть средств была потрачена на постройку новых и реконструкцию устаревших испытательных стендов, тренажёров, совершенствование связи, создание автоматизированных систем, огромного парка ЭВМ. И эта техника верой и правдой послужила в последующих космических программах. Более 25 тысяч открытых новых продуктов, процессов, технологий, материалов, приборов обрели впоследствии новую жизнь на Земле. Люди часто просто не знают, как они обязаны космонавтике, облегчившей их жизнь: специальная автоматизация, средства дистанционного контроля, совершенные способы создания изолированной среды, огнеупорные краски и защитные материалы, синтетические волокна, специальные методы консервирования и так далее, примеров тут множество. Вот таков побочный продукт космической программы.
Вложенные файлы: 1 файл
лунная гонка.docx
Выполнила студентка группы ФК10З
Гайсин Айдан
Обзор космической программы США и СССР.
СССР был первой страной, которая осуществила удачный запуск и вывод на околоземную орбиту искусственного спутника Земли.
Первый искусственный спутник Земли, был запущен на орбиту в СССР 4 октября 1957 года.
Второй космический аппарат, запущенный на орбиту Земли 3 ноября 1957, впервые выведший в космос живое существо — собаку Лайку (собака погибла во время полёта, через 5—7 часов после старта она умерла от стресса и перегрева). Вторыми живыми существами были собаки Белка и Стрелка, которые вернулись на Землю невредимыми. Старт состоялся 19 августа 1960 года, полёт продолжался более 25 часов, за время которого корабль совершил 17 полных витков вокруг Земли.
СССР произвел первый пуск человека в космос (12 апреля 1961г. советский космонавт Ю. Гагарин), причем первый космический корабль с человеком на борту осуществил полный оборот вокруг Земли в отличие от последовавшего следом космического пуска США, который совершил всего лишь суборбитальный полет.
Основоположником космической программы США является захваченный нацистский ученый – немец Фон Браун. В то время как в СССР исследования в области освоения космоса начались еще в 30-х годах 20 века инженером Королевым.
Уже через два года после начала освоения космоса человеком полетела первая женщина-космонавт — Валентина Владимировна Терешкова.
Первый в мире выход в открытый космос из космического корабля в скафандре произвёл космонавт СССР Алексей Леонов 18 марта 1965 года, первый выход в космос женщины-космонавта сделала Светлана Савицкая в 1984 году.
По состоянию на 2008 год самый длительный 437-суточный космический полёт осуществил российский космонавт Валерий Поляков в январе 1994 — марте 1995 гг. Самый длительный общий налёт (803 суток) за несколько полётов имеет российский космонавт Сергей Крикалёв. Самое длительное непрерывное пребывание на орбите космонавтов и астронавтов (3644 суток) произошло с сентября 1989 по август 1999 гг.
Наиболее сложным с технической точки зрения было создание обитаемых орбитальных космических станций.
Одномодульные станции:
Салют-1 (ДОС-1, 1971) (CCCР)
ДОС-2 (1972) — не вышла на орбиту (CCCР)
Салют-2 (ОПС-1, 1973) — разгерметизация, также часть проекта Алмаз (CCCР)
Космос-557 (ДОС-3, 1973) — контроль потерян (CCCР)
Салют-3 (ОПС-2, 1974—1975), часть проекта Алмаз (CCCР)
Салют-4 (ДОС-4, 1974—1977) (CCCР)
Салют-5 (ОПС-3, 1976—1977), часть проекта Алмаз (CCCР)
Салют-6 (ДОС-5-1, 1977—1982) (CCCР)
Салют-7 (ДОС-5-2, 1982—1991) (CCCР)
SkyLab (1973—1974) США
Многомодульные станции
Мир (Салют-8, ДОС-6, 1986—2001) (CCCР)
МКС (с 1998) — совместный поект 16 государств
Исходя из данных видно, что СССР имел явное техническое преимущество в создании обитаемых космических станицей. Единственной станицей США является SkyLab, которая смогла принять всего лишь 3 экспедиции, а затем сошла с орбиты и разрушилась 11 июля 1979 года. В то время как СССР, а затем и Россия на протяжении более чем 40 лет имели постоянно действующие станции. И сегодня России внесла основной вклад в строительство Международной космической станции, а также по доставке астронавтов их снабжении.
СССР для собственной лунной программы разработал и построил корабль СОЮЗ, который начал использоваться повсеместно для полетов в космос. Сегодня спустя 40 лет этот корабль как наиболее успешный, используются многими странами мира, в том числе и США, что ставит под сомнение, на мой взгляд, всю лунную программу США. Также США активно сегодня использует российские ракетоносители и двигательные установки, устанавливаемые на ракеты собственного производства.
Также, не смотря на распад СССР и значительное сокращение бюджета, Российское космическое агентство по-прежнему является лидером по количеству космических запусков в мире.
В период с 1957 по 1999 года произведено УСПЕШНЫХ запусков - СССР\Россия 2600 пусков, США – 1180. При этом США за все время потеряли в неудачных пусках 164 корабля (то есть аварийность 14 %), CCCР - 181 (Доля аварийности 6,9 %). Из этого делаем вывод, что корабли СССР\РФ надежнее и лучше американских кораблей в 2,5 раза.
За 2010 год в мире осуществлено 74 пуска ракет-носителей различного назначения, из них четыре закончились неудачей. Россия провела 31 пуск, США и Китай - по 15, Европейское космическое агентство (ESA) - шесть, Индия - три, Япония - два, и по одному пуску осуществили Южная Корея и Израиль.
Из вышеперечисленных данных видно, что СССР всегда имел значительное преимущество перед США, и то отказался от сразу же реализации лунной пилотируемой программы по техническим причинам, предпочтя автоматизированный беспилотный модульный тип.
Программа Аполлон — программа пилотируемых космических полётов НАСА, принятая в 1961 с целью осуществления первой пилотируемой высадки на Луну и завершённая в 1975. Президент Джон Ф. Кеннеди сформулировал эту задачу в своей речи 12 сентября 1961 года, и она была решена 20 июля 1969 в ходе полёта Аполлон-11 высадкой Нила Армстронга и Базза Олдрина. Также по программе Аполлон были совершены ещё 5 успешных высадок астронавтов на Луну, последняя в 1972. Программа Аполлон и высадка на Луну часто упоминаются как одни из величайших достижений в истории человечества.
В ходе выполнения программы произошли две крупные аварии. Первая — пожар во время наземных испытаний на стартовом комплексе (после пожара сгоревший корабль получил название Аполлон-1), в результате которого погибли 3 астронавта В. Гриссом, Э. Уайт и Р. Чаффи. Вторая произошла во время полёта корабля Аполлон-13, в результате взрыва кислородного баллона и выхода из строя двух из трёх батарей топливных элементов. Высадка на Луну была сорвана, астронавтам с риском для жизни удалось вернуться на Землю.
Пилотируемые полёты
Аполлон-7, стартовавший 11 октября 1968, был первым пилотируемым космическим кораблём по программе Аполлон. Это был одиннадцатидневный полёт на орбите Земли, целью которого были комплексные испытания командного модуля и командно-измерительного комплекса.
21 декабря 1968 года был запущен Аполлон-8, и 24 декабря он вышел на орбиту Луны, совершив первый в истории человечества пилотируемый облёт Луны.
3 марта 1969 года состоялся запуск Аполлона-9, в ходе этого полёта была произведена имитация полёта на Луну на земной орбите.
16 июля 1969 года стартовал Аполлон-11. 20 июля в 20 часов 17 минут 42 секунды по Гринвичу лунный модуль прилунился в Море Спокойствия. Нил Армстронг спустился на поверхность Луны 21 июля 1969 года в 02 часа 56 минут 20 секунд по Гринвичу, совершив первую в истории человечества высадку на Луну. Ступив на поверхность Луны, он произнёс: “Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества “
В ходе экспедиции собрано 21,7 кг лунных пород. Астронавты вернулись на Землю 24 июля.
14 ноября 1969 года состоялся запуск Аполлона-12, и 19 ноября была осуществлена вторая высадка на Луну. Лунный модуль прилунился примерно в двухстах метрах от космического аппарата Сервейер-3, астронавты сфотографировали место посадки и демонтировали некоторые детали космического аппарата, которые затем привезли на Землю. Собрано 34,4 кг лунных пород. Астронавты вернулись на землю 24 ноября.
11 апреля 1970 года был запущен Аполлон-13. 14 апреля на расстоянии 330 000 километров от Земли произошёл взрыв кислородного баллона и выход из строя двух из трёх батарей топливных элементов, которые обеспечивали электроснабжение отсека экипажа командного модуля. Вследствие этого астронавты не могли использовать маршевый двигатель и системы жизнеобеспечения служебного модуля. В распоряжении астронавтов остался лишь неповреждённый лунный модуль. Используя его двигатель, траекторию удалось скорректировать так, чтобы после облёта Луны корабль вернулся на Землю, благодаря чему астронавтам удалось спастись. Астронавты вернулись на землю 17 апреля.
Статья основана на докладе, прочитанном на ХL Академических чтениях по космонавтике, посвященных памяти академика С.П.Королева и других выдающихся отечественных ученых - пионеров освоения космического пространства (Королевские чтения - 2016).
Презентацию я уже выкладывал (вариант в ppt), теперь поделюсь текстом.
Сегодня вновь проснулся интерес к Луне, но почему это произошло? Конечно, интерес к естественному спутнику Земли у людей был всегда, однако после первых исследований с помощью зондов, после первых экспедиций выяснилось - того, что ожидали найти фантасты и мечтатели, на Луне нет. Никаких россыпей драгоценных камней, никаких селенитов. Стало казаться, что это неинтересный и совершенно ненужный человечеству мир. Однако в конце XX - начале XXI века новые исследования с помощью АМС показали, что, как ни странно, в этом вроде бы мертвом мире есть вода.
Карта распределения водорода в районе Южного полюса Луны
Проект космического комплекса для туристического облета Луны
Примерный список китайских планов по межпланетным автоматическим станциям:
- учет астероидов, сближающихся с Землей, встреча с одним из них и посадка - 2017 год;
- спутник Марса и посадочный аппарат с марсоходом - 2018 год;
- космическая обсерватория для наблюдения Солнца - 2018 год;
- спутник Венеры - 2021 год;
- радионаблюдения Солнца с полярной орбиты - 2024 год;
- доставка грунта с Цереры - 2024 год;
- спутник Юпитера и изучение Европы - 2025 год;
- панорамное наблюдение солнечных бурь - 2027 год;
- доставка грунта с Марса - 2028 год.
Уже сейчас сроки этих миссий пересматриваются. Несомненно, значительная их часть будет перенесена на более поздний срок, однако даже с учетом этого - перечень весьма впечатляющий!
Что касается сверхтяжелой ракеты, Китай никаких ее изображений пока не показывал. В Интернете можно увидеть лишь фантазии западных аналитиков на тему китайской сверхтяжелой ракеты. Судя по официальным планам, вряд ли Китай займется пилотируемой лунной программой раньше 2030 года.
NASA планирует несколько интересных, но спорных миссий. Нужность их для полета на Марс, мягко говоря, не очевидна. Американцы собираются с помощью межпланетного аппарата доставить большой булыжник с астероида на окололунную орбиту. В первоначальных планах была буксировка целого астероида, но от этой идеи отказались. К доставленному образцу на орбиту вокруг Луны будет отправлен пилотируемый корабль. Астронавты выйдут на поверхность, отколют кусочки от булыжника. Для чего это делать и как это поможет оказаться на Марсе? Подобные вопросы часто задают эксперты - и в NASA размышляют о полном пересмотре программы.
Необходимо сделать небольшое отступление, чтобы рассказать, что такое частная космонавтика в США. Все знают Илона Маска (Elon Musk), обсуждают его успехи. Тем не менее на создание частного корабля и ракеты он потратил около $1 млрд, из них своих средств по разным данным - $100–200 млн. Все остальное - это вложения NASA. Не все суммы на сегодняшний день перечислены, но около $2 млрд он получил, т.е. в 10–20 раз больше, чем вложил сам. Можно ли его считать чистым частником или он работает на госденьги, это вопрос.
Что вызвало столь бурное развитие? Например, фирма SpaceX получила на разработку частного космического корабля больше $2 млрд по конкурсу Commercial Crew Program. На этот же конкурс по пилотируемому кораблю был представлен крылатый корабль Dream Chaser, разработчики которого не скрывают, что его аэродинамика была скопирована с советского аппарата БОР-4. Dream Chaser проиграл, но буквально через год NASA поддержало этот проект на другом конкурсе по доставке грузов на МКС. Sierra Nevada, фирма-разработчик аппарата, в итоге получила финансирование.
Еще один пример - фирма Bigelow Aerospace, которая запланировала создание надувного космического отеля. Задача весьма странная и амбициозная. Тем не менее, ими уже испытано несколько надувных модулей, а NASA заключило с ними контракт, вложило деньги и вот уже в марте 2016 года к МКС летит модуль Bigelow Aerospace.
Представители США нигде открыто не декларируют, но есть такой вектор - отдать Луну частникам (с огромным вливанием в них денег со стороны NASA). Переложить на NASA цели фронтира, передовых достижений, а на частников - освоение того, что уже было изучено. Вполне американский подход - пионеры идут к новым горизонтам, а дельцы осваивают ту территорию, где уже прошли пионеры.
Луна больше не воспринимается ни чиновниками, ни американским обществом как Эверест, куда нужно подняться впервые в истории. Как Эверест сегодня воспринимается Марс.
Частные компании в Америке поддерживаются от начального этапа до конечного. Маленькие компании поддерживаются небольшими грантами. Второй способ - конкурсы. Например, конкурс лунных (следует обратить на это внимание - именно лунных!) посадочных аппаратов Lunar Lander Challenge. Первый приз - $1 млн, а второй - $500 тыс. Очень много команд выставляли на него свои аппараты, но буквально две команды справились с конкурсом и получили вознаграждение.
Тот же Bigelow Aerospace, которые делает надувные модули, создал свой проект надувной лунной базы. Да, это пока фантазии. Да, фирма пока не получает под них финансирование. Но, тем не менее, такое предложение есть.
Аппараты проекта Golden Spike
13 июля 2015 года был представлен доклад, подготовленный при участии NASA - Economic Assessment and Systems Analysis of an Evolvable Lunar Architecture that Leverages Commercial Space Capabilities and Public-Private-Partnerships. В нем показано, что при начальном финансировании в $10 млрд две конкурирующие частные фирмы смогут доставить человека на Луну в течение 5–7 лет. Конечно, это не те частники, которые строят небольшие ракеты в гараже, это гигантские фирмы. Например, в компании SpaceX Илона Маска работает около 10 тыс человек.
Однако экономическая ситуация в стране привела к стремительному сокращению предполагаемого финансирования еще не принятой Федеральной космической программы. Первоначально предполагалось выделить 3 трлн рублей на 10 лет (~$83 млрд или почти $8 млрд в год по курсу на момент рассмотрения). Это очень хорошее финансирование - всего лишь в 2–2,5 раза меньше, чем у NASA. В апреле 2015 года новый руководитель Роскосмоса Игорь Комаров докладывал уже о 2 трлн руб. (или $40 млрд по новому курсу). Итоговый бюджет, принятый в апреле 2016 года, составил приблизительно 1,6 трлн руб. ($23 млрд, т.е. $2,3 млрд/год). Вероятно, программу ожидают сокращения уже непосредственно во время исполнения.
В прессе часто появляется информации о транспортном ядерном модуле. При этом журналисты обычно путают ядерный ракетный двигатель (ЯРД), в котором рабочее тело (водород) разогревается в реакторе и выбрасывается через сопло, с транспортно-энергетическим модулем - фактически космической АЭС, где реактор используется для получения электричества, питающего батарею электроракетных двигателей малой тяги. Вопрос эффективности такого модуля в системе Земля-Луна весьма дискуссионный (слишком велики гравитационные потери при полетах с малой тягой у Земли), тем не менее, финансирование разработки модуля шло, и Дмитрий Медведев лично курировал этот вопрос. На сегодня создан реактор для этого модуля. К сожалению, финансирование разработки именно ядерного буксира прекращается в 2018 году. Отказались от создания ядерного буксира, но не отказались от создания реактора. Вероятно, это будет создан реактор на какой-то военный космический аппарат, но это не будет буксир, который может доставлять грузы к Луне.
Пропагандистский эффект. Многие говорят, что у Марса он больше. Но это тоже вопрос спорный - смотря как подать информацию.
Хотелось бы отметить фирму АСКОН, которая представила энтузиастам САПР для разработки - программу КОМПАС-3D.
Стоимость - на пять лет потребуется $12 млрд. Это примерно в 2 раза больше, чем затраты на МКС за такой же срок. Лунная база даже в таком урезанном виде стоит в 2 раза дороже, чем российский сегмент околоземной станции. Напомню, оценка американских специалистов - $10 млрд для достижения Луны частными фирмами.
Подобную программу реально осуществить до 2020 года, что позволило бы получить приоритеты - первую в мире работу на полярной орбите вокруг Луны, первый забор грунта с управлением с пилотируемого корабля и т.д.
Нужна ли нам Луна в принципе? Сначала надо ответить на вопрос: пойдут ли люди дальше в космос? Если люди отказываются от космической экспансии, то в принципе все задачи в космосе можно решать автоматами. Дистанционное зондирование Земли, научные миссии - с этим прекрасно справляются автоматы. Но в случае отказа от экспансии человечество заперто на Земле и, соответственно, рано или поздно обречено на вымирание.
Каким образом? Энергию, полученную солнечными батареями, расположенными на Луне, можно передавать лучом на антенны буксиров в околоземном космическом пространстве, а затем и на Землю.
Следующий шаг — непосредственное использование лунного вещества. Передача его на заправочные станции. Удивительно, но для доставки вещества с Луны на низкую околоземную орбиту (с использование торможения в атмосфере Земли) требуются затраты характеристической скорости намного ниже, чем для доставки с Земли на орбиту. С Луны доставлять выгоднее! Конечно, когда там будет хотя бы минимальная инфраструктура для подготовки и отправки данного вещества.
Есть проект Boeing — заправочная станция на низкой околоземной орбите. Эта станции может снабжаться в том числе и лунными ресурсами. Заправка марсианского межпланетного комплекса лунными ресурсами позволит значительно снизить стоимость доставки грузов на Марс и наладить нормальный грузопоток. Если мы хотим летать на Марс регулярно, создать там научные станции, то без лунных ресурсов не обойтись.
Можно представить станцию-верфь, которая находится возле Луны и питается лунными ресурсами. Она будет использоваться как сборочный комплекс для тяжелых межпланетных кораблей.
Электромагнитная или даже механическая катапульта позволит выстреливать с поверхности Луны грузы или в точку Лагранжа или даже на околоземную орбиту.
И, конечно, развитие лунных баз приведет в итоге к строительству полноценного лунного города. Да, существует множество проблем. Смогут ли люди долго жить в условиях пониженной гравитации или потребуется строить специальные вращающиеся кольцевые помещения? Как будет воздействовать на людей и технику лунная пыль при длительной работе на естественном спутнике Земли? Однако несмотря на все возможные проблемы, Луна выглядит логичной целью, чтобы на ней закрепиться и идти на основе лунных ресурсов дальше в космос.
Читайте также: