?

Log in

No account? Create an account

Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Проекты лунных баз: вчера и сегодня
lozga
01.jpg
В 1976 году с поверхности Луны стартовала возвращаемая капсула советского космического зонда "Луна-24". Она успешно прилетит на Землю, в 1978 году в колонке грунта найдут воду, но "Луна-24" станет последним аппаратом "золотой эры" изучения Луны. Следующий зонд выйдет на ее орбиту только в 1990 году, 14 лет спустя, а следующая мягкая посадка состоится только в 2013 году, спустя целых 37 лет. Нет ничего удивительного, что и проекты лунных баз стали редкостью. Но после периода охлаждения интереса к Луне проекты лунных баз стали появляться вновь, тем более, что появились новые технологии, которые можно было бы использовать при освоении Луны.

Первая ласточка


Уже проект 1986 года соединил в себе две до сих пор актуальные идеи - активное строительство на базе местных ресурсов и разворачивание модулей из транспортного положения. Если, в проектах 50-х и 60-х годов, базу, в лучшем случае, засыпали реголитом, или выкапывали туннель в стенке кратера, то тут, в качестве защиты от метеоритов, космических лучей и экстремальных температур, предложили производить на месте из реголита лунный бетон. В лабораторных условиях из сорока грамм настоящего лунного грунта сделали однодюймовый (2,54 см) кубик бетона, который оказался в два раза прочнее обычного земного бетона. Для производства бетона нужна вода, ее крайне нерационально везти с Земли, и довольно сложно производить на месте. Поэтому в последующие годы ученые проводили эксперименты над лунным бетоном с использованием серы. Серу на Луне добыть проще, а получившийся материал имел вполне неплохие характеристики.

Идея разворачивания модулей из транспортного положения была впервые предложена в проекте советской базы "Звезда", но там модули были жесткие. Здесь же предлагалось использовать надувные модули, которые под бетонным куполом могли развернуться из небольших контейнеров в полноценные рабочие и жилые помещения без риска быть пробитыми метеоритом. Вот любопытный ролик об этом проекте:



Лунные девяностые


В 1989 году, в двадцатилетний юбилей высадки человека на Луну, американский президент Джордж Буш старший анонсировал программу, которая впоследствии получила название "Инициатива исследования космоса" (Space Exploration Initiative, SEI). В ней предполагалось строительство орбитальной станции "Freedom", возвращение человека на Луну на постоянной основе и полет к Марсу. С таким стимулом в США появилось несколько хорошо проработанных проектов лунных баз.

First Lunar Outpost (FLO), 1992
В 1992 году этот проект казался парадоксальным - в эпоху многоразовых Спейс Шаттлов все элементы FLO были одноразовыми. Сверхтяжелая ракета, построенная на базе технологий "Сатурна-V", выводила к Луне два модуля - пилотируемый и беспилотный:

02.jpg
Выведение пилотируемого модуля

Беспилотный модуль имел высоту целых 14 метров и после посадки весил 35 тонн. На его борту были расходные материалы для экспедиции длительностью 45 суток. Жилым блоком служил модуль станции Freedom, а энергопитание обеспечивалось солнечными батареями.

03.jpg
Беспилотный модуль на Луне

Пилотируемый модуль имел начальную массу 95 тонн, из которых две трети составляло топливо, и экипаж из 4 человек. В отличие от миссий "Аполлон" пилотируемый модуль садился на Луну целиком. Это было не очень экономно с точки зрения топлива, но в этом случае можно было выбирать для посадки любой участок Луны - "Аполлоны" со схемой встречи на лунной орбите могли садиться только в районе экватора.

04.jpg
Пилотируемый модуль

45-дневная экспедиция включала в себя три восьмичасовых выхода на поверхность в неделю на каждого астронавта и девять поездок на ровере на расстояние до 25 км. Вес научного оборудования достигал трех тонн, в них входили наборы для экспериментов по физике, геологии, астрономии и биологии. Также астронавты должны были проводить эксперименты по извлечению полезных ресурсов и производству строительных материалов из лунного реголита.

Проект погубила высокая стоимость и отсутствие коммерческого использования технологий параллельно освоению Луны - сверхтяжелая ракета была избыточна для запусков коммерческих спутников. Да и амбициозность программы SEI резко уменьшалась - несмотря на победу в холодной войне у США хватало экономических проблем.

LUNOX, 1993
Высокая стоимость FLO породила проект, который всячески старался экономить деньги. У США нет сверхтяжелой ракеты? Но холодная война закончилась, и можно договориться с Россией, у которой есть "Энергия". А астронавтов можно запускать на модификации Спейс Шаттла, на котором вместо многоразового корабля можно поставить одноразовую ступень. Возить топливо на Луну очень дорого? Хорошо, привезем только водород, а кислород добудем на месте.

Предполагалось, что на "Энергии" будут запущены беспилотные компоненты:

05.jpg

А астронавты полетят на одноразовой модификации шаттла:

06.jpg

Но на случай аварий или задержек компоненты системы проектировались универсальными и могли стартовать на любой из двух ракет-носителей.

Сначала на Луну прилетали реактор и кислородный завод. Вторым рейсом отправлялся набор из шести автоматов - два "харвестера" собирали грунт, два "танкера" перевозили кислород, а два "грузчика" должны были использоваться для работы с тяжелыми грузами. А следующими рейсами прибывали два ровера, центральный узел станции, мобильные источники энергии, научное оборудование, расходные материалы и запчасти.

07.jpg
Работает кислородный завод, на первом плане слева "харвестер", справа "танкер"

После шести беспилотных пусков "Энергии"/"Шаттла-С" на Луну должны были отправиться сначала 2 человека на две недели - собирать базу. Полностью собранная база затем могла принимать экспедиции из 4 человек длительностью до 45 дней. Припасы для каждой экспедиции требовали отдельного беспилотного пуска.

08.jpg
Собранная база

Два ровера с мобильными источниками энергии могли уходить в экспедиции на сотни километров. А после 45 дней пилотируемый модуль дозаправлялся десятью тоннами добытого из грунта кислорода и отправлялся к Земле:

09.jpg

Но в 1993 году NASA уже переориентировалось на строительство МКС и планы по полетам на Марс.

Early Lunar Access (ELA), 1993
Желание еще больше снизить стоимость лунных миссий привело к проекту ELA, где максимально использовались существующие наработки. Сначала ракета "Ариан-5" или "Титан-IV" выводила на орбиту разгонный блок "Центавр". Затем пилотируемый модуль на базе "Аполлона" выводился на орбиту Спейс Шаттлом, стыковался с разгонным блоком и отправлялся к Луне.

10.jpg
Стыковка с разгонным блоком на земной орбите

LANTR, 1994
Для перелета к Луне, посадки на ее поверхность, старта и возврата на Землю требуется очень много топлива. Желание снизить объемы топлива на каждую миссию породило интересный проект LANTR - для рейсов "орбита Земли - орбита Луны" предполагалось использовать ядерный буксир и пилотируемый аппарат, который между полетами базировался бы на МКС. А для рейсов "орбита Луны - поверхность - орбита" - шаттл на химических двигателях, водород для которых привозился бы с Земли на ядерном шаттле, а кислород добывался бы из лунного грунта.

11.jpg
Старт ядерного шаттла с земной орбиты

"Маус" по-русски


"Лихие девяностые" не могли полностью заглушить мечты о космосе. А удобство мобильности базы "Звезда" отечественным разработчикам терять не хотелось. В результате в 93-95 годах конструктор И.А. Козлов и астроном В.В. Шевченко, работавшие в Государственном астрономическом институте им. Штернберга, разработали проект полностью мобильной базы. На трех опорах с гусеничным приводом располагались три цилиндра диаметром 5 м и высотой 7 м. Конструкция должна была собираться на орбите и садиться на Луну целиком. Затем, для защиты от космических лучей пространство между цилиндрами заполнялось лунным грунтом. Оставалось дождаться лунного корабля с экипажем, и "лунный супертанк" мог отправляться в путь.

12.jpg

Кстати, сверху расположены не солнечные батареи. Недалеко от мобильной базы должен был ехать ядерный реактор и передавать 100 кВт мощности в микроволновом диапазоне. Конструкция сверху, т.н. "ректенна", выступала антенной и приемником этого излучения.

Дежавю


В 2004 году президентом Джорджем Бушем (теперь уже младшим) была анонсирована программа возвращения на Луну. В рамках программы "Созвездие" было рассмотрено множество вариантов лунных миссий, которые опирались на интересные технологические решения. Например, модули базы могли грузиться на специальные шестиногие колесные шасси и перевозиться на них:

13.jpg

А на переднем плане показаны два ровера LER (Lunar Electric Rover), прототип которого был построен в натуральную величину, был испытан на Земле и даже сейчас развлекает эффектными кадрами.

14.jpg

Но в 2010 году президент Обама закрыл программу "Созвездие", и сейчас NASA, как и 20 лет назад, нацеливается на Марс.

Частная инициатива


Интересный проект появился в последние годы в России. Проект "Луна семь" компании Лин Индастриал предполагает использование существующих отечественных наработок. В качестве пилотируемого корабля предполагается использовать освоенный "Союз" (в последнее время появилась идея использовать ТКС, который в 80-х годах летал в грузовом варианте), разгонный блок делать на базе "Фрегата", а запускать это "Ангарой". В качестве цели названа гора Малаперт в районе южного полюса Луны. Там можно будет обойтись без атомного реактора, одними солнечными батареями, а на дне кратеров должна быть вода. Интересным решением является защита от излучения и метеоритов - модули не засыпают грунтом непосредственно, а ставят над ними крышу, которую уже покрывают грунтом. Такая схема позволит перестраивать базу без проблем с откапыванием модулей. Более подробная информация - в презентации.

15.jpg
На переднем плане слева пилотируемый аппарат, справа - танкер с топливом на обратную дорогу. На заднем плане видны модули базы и солнечная электростанция

16.jpg
Кадр из презентации со схемой базы

Новые технологии


Новый директор Европейского космического агентства Йохан-Дитрих Вернер известен как сторонник идеи лунной базы. Любопытно и символично, что существующий проект ЕКА в чем-то повторяет проект 1986 года. Снова предлагается использовать надувной модуль, но на смену лунному бетону пришел 3D принтер - ровер будет печатать пористую основу и заполнять ее собранным лунным грунтом. На постройку внешнего покрытия, как предполагается, потребуется порядка трех месяцев. Видео иллюстрирует идею и понятно без перевода:



Возвращение на Луну - дело небыстрое, технологии не стоят на месте, думаю, мы увидим еще немало интересных идей для лунных баз.

Похожие публикации по тегу "освоение Луны".

Интересно? Подписывайтесь на обновления.

Записи из этого журнала по тегу «освоение Луны»

  • Лунные кирпичи из солнечной печи

    До возвращения человека на Луну остаются в лучшем случае годы - первый пилотируемый полет к лунной орбитальной станции Lunar Orbital Platform-Gateway…

  • Проекты лунных баз: история

    Допустим, вы согласились с аргументами за освоение Луны. Вы знаете наиболее подходящие места для лунной базы. Следующий этап - посмотреть, какие…

  • Интересные лунные места и задачи

    Луна и Марс соперничают за место самого перспективного космического тела для пилотируемых миссий в XXI веке. В предыдущей публикации я приводил…


promo lozga november 4, 2014 17:00
Buy for 20 tokens
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
"Лунный маус" хтоничен. Антена при посадке, надеюсь, складывалась?
И все равно не представляю как это можно было посадить? Кстати, с людьми внутри? Не проще было собрать все это на Луне? Самый бредовый проект, ИМХО.
И еще офтоп. Давно хотел спросить, да все не у кого было. Насчет восстановления производства "Энергии", вместо разработки новой ракеты. Понятно, что технологии утеряны, заводы закрыты, людей нет и т.д. Но ведь проведены уже все расчеты, испытания, остались чертежи? Стартовый стол, опять же(вряд ли в хорошем состоянии, но все же лучше чем ничего).

По-моему, техника ушла несколько вперёд. И воспроизведение "Энергии" обойдется дороже, чем если спроектировать новую ракету с учетом того. что сейчас доступно на рынке - материалов, авионики etc (как, собственно поступил Маск, создавая свои "Фальконы").

Энергия и ее пусковые сооружения были компьютеризированы, скажем. Выдающееся достижение тех лет. Вот только как прикажете использовать "чертежи"?

Разумеется, проще делать новую ракету, не обремененную старыми и дорогостоящими решениями. И проще всего на основе решений Зенита, РД-170.

Но научных целей Роскосмос не имеет.

Использовать бумажные чертежи вера запрещает? Или их принципиально и физически невозможно перевести в цифровой вид(если вы об этом)? Может тамошние обозначения непонятны современным инженерам, или бумага поистрепалась? В это я поверю (с трудом), но тогда подтвердите мне что это действительно так. Например, Ту-160 взялись ведь строить заново.
"обремененную старыми и дорогостоящими решениями" решения становятся старыми и дорогостоящими при наличии таких же, только дешевле и новее, а оных не просматривается.
Мой вопрос вызван тем, что американцы строят свою SLS из кусков своих старых проектов, а мы чо?

Задавайте вопросы без подковырок. Я ведь могу счесть обмен мнениями бесполезным.

ИЛ-76 новой постройки производятся после оцифровки проекта. Хотя завод, его изготавливавший на месте. Прежняя скорость постройки не достигнута, и когда достигнут - неизвестно. Ту-160 не производят.

Я и предложил использовать старые заделы. РД-170 и Зенит разработаны давно, но обновлялись. Этот задел лучше подходит для большого носителя, так как характерные решения больше по размерам, чем в Ангаре.

Может быть. А может и не складывалась, на фоне других потенциальных проблем это не так важно.
Только на двигателях. Теоретически, кстати, есть как минимум один вариант - сажаем на платформе, раскрываем лапы, поднимаемся на них с платформы и уезжаем. Надеюсь без людей. И, да, это наверное самый нерациональный проект тут.

Чертежи тоже не все остались, многое сгинуло вместе с заводами. В общем, проще сделать новую ракету.

Да, я очень хочу международную обитаемую базу на Луне.

Я вот размышляю, без стимула, что-то в стиле МКС вполне можно соорудить. Может и доживем...

Странновато читать про американские лунные планы 80 и 90 годов, когда у них только случилась катастрофа Челленджера и недостаток средств на постройку международной станции о которой заявил Рейган..., а потом подготовка ее строительства. Откуда деньги одновременно на станцию и на Луну найдут...


Созвездие или похожий проект про Луну был хорошо показан в японском аниме Space Brothers.

SEI и была в каком-то смысле ответом. Мол, "мы не сдаемся".

В "Луне семь" все-таки не "Союз", а новый корабль с использованием отсеков "Союза". Кстати - отсек ВА ТКС даже лучше подходит - можно шлюзовую камеру внизу разместить. Но, повторю - от первоначального корабля разве что корпус, да отдельные системы останутся. Новый компактный корабль - то, за что "Луну семь" ругают.

  • 1