Технополис завтра
Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Новости Интересное

Новая лунная гонка. Теперь — без спешки

28.08.2016

Когда-то, до появления в нём кастрюлек и саженцев, павильон «Космос» на ВДНХ выглядел так.
Полноразмерный макет стыковки двух кораблей, «Союза-4» и «Союза-5».

Рассмотренные в прошлой части сверхтяжёлые ракеты-носители, которые ставились во главу угла и в СССР, и в США во время прошлой лунной гонки, вряд ли будут востребованы в новом «лунном забеге», который будет вестись теперь уже на гораздо более скромной ресурсной базе и в постоянном обсуждении «а что вы там забыли, на этой самой Луне?»

Конечно же, я знаю о недавних заявлениях «Роскосмоса» о сверхтяжёлой ракете и даже прокомментировал их состоятельность с технической точки зрения. Создать сверхтяжёлую ракету в нынешней России достаточно реально с технической точки зрения, но совершенно фантастично — с точки зрения экономики и целеполагания. При наличии желания и цели — на сегодняшний день нет никаких препятствий в создании сверхтяжёлой ракеты, лишённой многих недостатков как королёвской Н-1, так и «Энергии», созданной Глушко.

Однако, с моей точки зрения, пока что Россия не сможет создать новую сверхтяжёлую ракету по иной причине: у страны нет концепции присутствия в «большом» космосе, которая бы нуждалась в таком носителе.
А вот если она по каким-либо объективным причинам возникнет — тогда и в самом деле «возможно всё».

В силу этого новые аппараты для полётов к Луне и в России, и в Китае скорее всего будут стартовать на стандартных тяжёлых ракетах, имеющих грузоподъёмность в пределах 25-35 тонн на низкой околоземной орбите.

Основное преимущество таких достаточно небольших ракет — это возможность их серийного, массового производства.

Проблемой любого супертяжа всегда будет неготовность всей промышленности страны к производству массы уникальных, сложных и негабаритных частей такой гигантской ракеты, которая, к тому же, никогда не сможет «выйти в серию», чтобы хоть как-то окупить затраты на массу НИОКР, которые неизбежно надо будет вкладывать в её производство.

Кроме того, любой сверхтяжёлый ракетоноситель будет требовать для себя окончательной сборки из массы частей прямо на пусковой площадке, а сам по себе стартовый комплекс для него уже невозможно будет сделать в виде «платформы в чистом поле»: ни габариты, ни масса такой гигантской ракеты не позволяют обходиться минимумом наземных сооружений, которые ещё могут потянуть всё-таки немаленькую, но ещё померную тушу какой-нибудь «Ангары-5» или «Чанчжэня-5».

Безусловно, «мечта о супертяже» всегда будет снедать умы инженеров и романтиков. Первые будут восхищены комплексностью и дерзостью поставленного перед ними технического и конструкторского вызова, а вторые будут традиционно мечтать о «пыльных тропинках далёких планет» и «цветущих на Марсе яблонях».

Но, к сожалению, и инженеры, и романтики будут идти за деньгами к политикам и бухгалтерам — которые и будут постоянно опускать их ракеты на грешную Землю, призывая их сделать меньше, проще, и главное — дешевле.

В силу этого, я думаю, корабль для полёта к Луне, который в итоге создадут в России или в Китае, будет выглядеть как-то вот так:

Это — «Союз» 7К-ЛОК (ЛОК — Лунный Орбитальный Корабль), имевший заводской код 11Ф93.

Если вы думаете, что у «Роскосмоса» нет на него планов, то вы ошибаетесь: российское космическое агентство уже нашло восемь туристов для облёта естественного спутника Земли.

Если предположить, кстати, что 7К-ЛОК будет стартовать на некоей модифицированной «Ангаре-А5», сравнимой по грузоподъёмности с старым УР-500-«Протоном», то можно и оценить стоимость такого «лунного туризма».

Как я уже писал, стоимость запуска обычной тяжёлой ракеты где-то вдвое выше, чем стоимость запуска лёгкого «Союза», используемого для доставки нынешних космических туристов на МКС. Следовательно, стоимость запуска лунного туриста по высокоэллиптической орбите к Луне можно считать (очень грубо, конечно), как удвоенную стоимость туризма на МКС. Сейчас туристическая поездка на МКС обходится в 30-40 миллионов долларов.
Думаю, среди тех, кто платит за такого рода услуги, найдутся и те, кто за 80 миллионов долларов согласится войти в гораздо более закрытый «клуб избранных», побывавших в окресностях Луны. Ведь если на околоземной орбите уже побывало более 500 человек, а с началом туристических суборбитальных полётов эта цифра легко может превзойти тысячи и тысячи людей, то облёт Луны всегда будет уделом людей состоятельных. Так как 100 километров до условной границы космоса, линии Кармана и 300 000 километров до Луны — это, всё-таки, как говорят в Одессе, «две большие разницы».

Конечно, при использовании «Протона» конструкцию будущего туристического корабля надо будет ограничивать размерами и массой старого аппарата «Зонд»: как говорится, старичок-«Протон» просто «не вынесет двоих», что уже было просчитано в прошлые попытки отправки «Союза» 7К-ЛОК к Луне. В итоге в варианте «Зонда», который представлял собой усечённый «Союз» 7К-ЛОК, с него сняли всё лишнее, включая даже орбитальный отсек.

Программа «Зонд» использовала модифицированные корабли «Союз» 7К-ЛОК, в варианте 7К-Л1, который был значительно облегчён с целью использования маломощного «Протона».

Спускаемый аппарат «Зонда» — это всё та же самая «фара» от «Союза», которую хорошо известна по всем репортажам о возвращении советских, российских, а теперь — и китайских космонавтов (тайконавтов) на Землю. Такая форма спускаемого аппарата определяется не просто аэродинамическим, планирующим спуском возвращаемой капсулы с околоземной орбиты, который более щадящий по перегрузкам, нежели баллистический спуск «шариков» от «Востоков» и «Восходов», но и тем, что в случае возврата с окололунной орбиты, вход в атмосферу Земли осуществляется по сложной траектории, с рикошетом спускаемого аппарата от атмосферы Земли и с последующим входом в неё уже с меньшей скоростью. Без такого варианта гашения второй космической скорости — перегрузки на входе в атмосферу Земли будут достигать просто катастрофических значений, а абляционную (сгорающую) теплозащиту аппарата надо будет кратно увеличивать.

Принцип двойного входа в атмосферу Земли лунного посадочного модуля при возврате спускаемого аппарата из района Луны.

Иcторически американцы, не испытывая никаких сложностей с массой выводимого на околоземную орбиту груза за счёт использования сверхтяжёлой ракеты «Сатурн-5», на двойной вход в атмосферу Земли даже не заморачивались — спускаемый аппарат «Аполлона» сразу «нырял» в атмосферу и гасил свою вторую космическую скорость, уже не выходя за её пределы.

Интересно, что при таком способе возвращения космонавтов на Землю с окололунной орбиты, перегрузки в спускаемом аппарате «Аполлона» достигали 14g, в то время, как спускаемый аппарат «Союза»-«Зонда» и сложный аэродинамический манёвр позволяли снизить пиковые перегрузки лишь в 6-7g.

На основании такого же аэродинамического манёвра возвращался на Землю и посадочный модуль китайского аппарата «Чанъэ-5Т1», который фактически представлял собой всю ту же уменьшенную копию «фары» от «Союза»-«Зонда»:

Нет, маленького тайконавта в «Чанъэ-5Т1» не было. Но это не значит, что Китай не сможет использовать технологии «Союза»-«Зонда» для постройки своего лунного корабля.

А вот «Аполлоны», как я уже упомянул, не использовали двойной вход в атмосферу Земли, что сразу же ставит массу вопросов касательно надёжности и даже возможности такого рода конструкции, которую описывало NASA для своего посадочного модуля.

Кроме того, пиковая перегрузка в 14g, безусловно, была бы совершенно не «курортным испытанием» для возвращающихся американских астронавтов, что наглядно видно на графике перегрузок для однократного и двойного входа в атмосферу Земли.

График перегрузок при заходе в атмосферу Земли с лунной облётной траектории. Красная линия — вариант «Союза»-«Зонда», синяя линия — вариант «Аполлона».

Интересен и ещё один факт, достаточно подробно изложенный вот в этом переводе оригинальной статьи новозеландского автора Фила Коутса, впервые опубликованной на сайте «лунных скептиков».

Однако, как я уже много раз писал, разбор старых мифов или достижений никак не приблизит нас к решению уже давным-давно назревшего вопроса «когда же мы, наконец, вернёмся на Луну?», в силу чего я оставляю на ваш суд анализ всяческих теорий о спуске «Аполлонов» в земной атмосфере, как и просмотр вот этих документальных кадров с приводнением «Аполлона-13» в акватории Тихого океана и прыжками астронавтов после перегрузок в 14g. Каждый в наш информационный век волен верить в своих драконов.

А сам я продолжу повествование о будущих лунных проектах.

Как же можно сегодня обеспечить безопасный и удобный облёт космонавта, тайконавта или даже любого космического туриста вокруг Луны а то, и упаси господи, посадку пилотируемого модуля на лунную поверхность? Да ещё и имея реально в распоряжении всего лишь стандартные тяжёлые ракеты, а не столь чаямый романтиками супертяж?

Во-первых, по сравнению с РН «Протон», которая планировалась к качестве ракеты для запусков «Зондов», сейчас в распоряжении России и Китая есть более мощные варианты вывода грузов на околоземную орбиту. Так, ракета «Ангара-А5» даже без водородной верхней ступени, исключительно на керосине, может забросить на низкую околоземную орбиту около 24,5 тонны полезной нагрузки. Это на 1,5 тонны больше, чем грузоподъёмность «Протона», плюс, в отличии от старичка, унаследовавшего токсичную топливную пару НДМГ+АТ от своего предшественника, МБР УР-500, в «Ангаре-А5» используется только керосин, что делает её старты более безопасными с точки зрения нештатных ситуаций на стартовом столе и в начале полёта.

Лишние полотры тонны полезной нагрузки на НОО — это около 700 кг дополнительного веса на траектории полёта к Луне. Что позволяет, вместе с минитюаризацией систем управления, с повышением эффективности солнечных батарей и массой других приятностей технического прогресса и в самом деле вернуть лунному облётному кораблю исходный облик «Союза» 7К-ЛОК, уйдя от «кастрированного» и максимально облегчённого варианта «Зонда» 7К-Л1.

Похожие возможности в деле совершенствования уже обкатанной на беспилотном аппарате «Чанъэ-5Т1» концепции есть и у китайцев, с учётом успешных испытаний отдельных компонентов их стандартного тяжёлого носителя, «Чанчжэн-5».

Китайцы, ничтоже сумняшеся, в своей обычной манере скопировали кислородно-керосиновые двигатели РД-170 советского КБ «Энергомаш» разработки 1976-1988 годов, летавшие на РН «Энергия».

Фактически китайцы, конечно, получили лишь часть конструкторской документации по РД-170, в силу чего их двигатель получился хоть и похожим на советский прототип, но всё же во многом оригинальной китайской конструкции.
Интересно и то, что клоны и модификации оригинального РД-170 сейчас используются на российских РН семейства «Ангара», на украинской РН «Зенит», в новом российско-казахском проекте РН «Сункар» и даже в американской РН «Атлас».

На основании модификации оригинального РД-170, названной РД-171, планируется и создание гипотетической сверхтяжёлой ракеты «Роскосмоса», о которой я упомянул в начале статьи. В общем, никто не знает, на чём люди снова полетят на Луну, но то, что советский РД-170 в этом примет участие — практически запрограммировано.

Китайский «Чанчжэн-5», как и российская «Ангара-А5, построен по модульному принципу: небольшие блоки ракеты тестируются на заводе и по отдельности прибывают на стартовую площадку.

Полезная нагрузка «Чанчжэн-5» задекларирована на уровне в 25 тонн на НОО: китайцы собираются вывести на низкую околоземную орбиту на полтонны больше, чем выводит сейчас российская «Ангара-А5» и на две тонны больше, чем выводит «Протон».

Ждать демонстрации нам осталось совсем недолго: три дня назад первые блоки новой РН «Чанчжэн-5» уже начали уезжать на стартовую площадку с построенного в китайском городе Тяньцзинь мега-завода для производства компонентов и блоков новой китайской ракеты.

Вчера первый блоки ракеты «Чанчжэн-5» были уже погружены на борт судна, которое доставит их к космодрому Вэньчань на острове Хайнань, где новая китайская тяжёлая ракета и будет запущена, скорее всего — уже до конца текущего года.

Включились уже без дураков в новую лунную гонку и американцы.

18 августа 2016 года наконец-то были проведены огневые испытания нового (или старого?) кислордно-водородного двигателя RS-25, который раньше использовался на второй ступени «Спейс Шаттл», а теперь планируется к использованию для нового сверхтяжёлого американского ракетоносителя SLS, который по факту представляет из себя «творческое LEGO» из всех американских ракетных наработок 1960-1980х годов.

Несмотря на заявления о разработке сверхтяжёлой ракеты, прозвучавшие от «Роскосмоса», основные усилия концерна всё-таки направлены пока что на новый завод в Омске, который должен выпускать ракетные блоки «Ангары», как «горячие сосиски», по меткому определению Никиты Хрущёва.

Выглядит это начинание ничуть не хуже, чем у китайцев или у американцев, осталось дело за малым: подтвердить всё это успешными пусками «Ангары».

Ну а дальше, как и в случае первой лунной гонки 1960х годов, встанет вопрос: а как долететь и сесть на Луну с минимумом затрат.

Ведь, как ни крути, но даже американский сверхтяжёлый SLS пока что, на существующих компонентах, не дотягивает до грузоподъёмности «Сатурна-5» Вернера фон Брауна или даже королёвской Н-1. Всё-таки SLS Block I, вокруг которой пока что сосредоточены основные работы и надежды NASA — это не 140 тонн на НОО и даже не 90 тонн, а всего лишь 70.

Откинув же пока планы «Роскосмоса» на сверхтяжлую ракету, как малореальные, для России и Китая надо признать, что оперировать этим странам придётся и того более скромными возможностями — их самые тяжёлые ракеты смогут выводить не более 24-25 тонн полезной нагрузки на НОО.

В силу чего — снова-таки надо будет возвращаться к многопусковой схеме и к стыковкам на околоземной орбите, чтобы даже в таком усечённом варианте обеспечить доставку грузов и, возможно, людей, на поверхность нашей Луны.
После чего, как я сказал, вопрос о том, а «были ли американцы на Луне» наконец-то потеряет ту самую сакральную актуальность, которую во многом подпитывает тот прискорбный факт, что сегодня никого из людей — русских, американцев или китайцев на Луне таки нет...

Оригинал взят у alex_anpilogov


 
Социальные комментарии Cackle
Loading...
Загрузка...

© 2009 Технополис завтра

Перепечатка  материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши  правила  строже  этих,  пожалуйста,  пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.