Выпуск Космоновостей № 49. На Луну! Этапы полета АМС «Луна 25»/ УМВЛ – что это?

Мы с вами, уважаемые читатели, уже знаем, что автоматическая межпланетная станция «Луна 25» будет садиться в полярную область нашего спутника (впервые в истории человечества) и займется подтверждением «на месте» теории о наличии на Луне льда. 

Мы знаем, что благодаря российскому нейтронному детектору ЛЕНД создана подробная карта залегания льда на Луне. Об этом, а также о конструкции и задачах станции «Луна 25» подробно написано в статье «Выпуск Космоновостей № 48. Что за птица - "Луна-25"? Рассекреченный документ».

И мы можем двигаться дальше!

Часто задают вопрос: «А зачем нам нужен лунный лед?». 

В день на одного космонавта предусмотрено 2,2 литра воды (для питья используется всего 700-800 мл). Лунная экспедиция (слетать туда-сюда, 24 часа побыть на Луне) для двух космонавтов потребовала бы 12 дней* 2,2 л *2 = 53 литра воды, это минимум. Если мы говорим о создании Лунной базы, то на ней будут находиться не менее 4 человек, и в месяц потребуется 265 л + 2*53 (полетные для 4 космонавтов) = 371 кг. Это много или мало? Это переживаемо для одного полета,  но если мы захотим обосноваться надолго, воды потребуется гораздо больше – и для выращивания овощей и злаков, и для животных, и для экспериментов. Очевидно, что если на Луне есть хоть какая-то вода, это станет большим подспорьем для колонистов. И российская лунная программа рассчитана на поиск и подтверждение теории о наличии лунного льда.

Интересно: В конце «нулевых» разрабатывался проект «Луна Глоб» (именно так называлась раньше и АМС «Луна 25»). Рассказывает научный руководитель первого этапа лунной программы Лев Зеленый: «Эту работу вел Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ), и ее задачей было исследование внутреннего строения Луны с помощью пенетраторов. 

Пенетраторы — это ударные зонды, которые должны были с большой скоростью внедряться в лунный грунт в трех или четырех точках. Планировалось, что в пенетраторах будут установлены сейсмические датчики, которые через ретрансляторы будут передавать данные на Землю. В результате можно было бы получить информацию о размере ядра Луны, что очень важно для понимания истории ее происхождения. 

Но при разработке этих станций возник вопрос, кто реально сможет изготовить эти пенетраторы? Оказалось, что в России 1990-х годов таких организаций уже не было. Подключили Японию. Японские пенетраторы даже дошли до испытаний, но оказалось, что они далеко не выдерживают ударной нагрузки в 300—400 g, которое возникает при столкновении с лунной поверхностью. Потом безуспешно подключились и английские специалисты, я даже видел специальную рельсовую установку для испытания таких устройств, но в результате к концу нулевых годов работа над проектом «Луна-Глоб», к сожалению, зашла в тупик».

И в этот момент подоспела информация от нейтронного детектора ЛЕНД, и ученые РАН ИКИ оперативно предложили новую программу исследования – поиск льда в полярной зоне. И полет АМС «Луна 25» - это ее первый этап.

Интересно: Вначале вместе с «Луной 25» должен был лететь и индийский космический аппарат «Чандраян-2» (в его составе - орбитальный аппарат «Чандраян-2», посадочный аппарат «Викрам» и маленький луноходик «Прагьям» массой 27 кг). Но после аварии аппарата «Фобос грунт» в 2011 г.  Роскосмос принял решение пересмотреть проект посадочного аппарата, что привело к увеличению его веса и сдвижению сроков полета. Индусы отказались от совместной работы над проектом и решили сделать все сами. В результате АМС «Чандраян-2» стартовала в 2019 г. и благополучно вышло на окололунную орбиту. К сожалению, мягкая посадка не состоялась, аппарат потерпел крушение. Сам орбитальный аппарат благополучно продолжил работу. Но индусы не остановились на достигнутом, и в июле к Луне устремился близнец «Чандраян-2» - АМС «Чандраян-3». На 22 августа 2023 г. запланирована его посадка в районе Южного полюса Луны.

Со слов Льва Зеленого, «концепция «полярной Луны» стала всеобщей, и теперь туда должна полететь, я уже скажу, целая орава, даже не армада, космических аппаратов. Американцы заключили контракт с четырнадцатью разными компаниями по доставке посадочных станций к Луне, и эта программа тоже начинает реализоваться».

Так что нам очень важен успех нашей миссии, и вот последние новости:

04.08.23

"На космодроме Восточный специалисты Космического центра «Восточный» Центра эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры и Научно-производственного объединения имени С.А. Лавочкина (входят в Госкорпорацию «Роскосмос») произвели накатку головного обтекателя на автоматическую станцию «Луна-25».

Собранная космическая головная часть готовится к транспортировке на общую сборку ракеты космического назначения.

07.08.23

"Специалисты предприятий Госкорпорации «Роскосмос» выполнили общую сборку ракеты космического назначения «Союз-2.1б» с автоматической станцией «Луна-25».

Позже государственная комиссия разрешила вывезти и установить ракету на стартовом комплексе площадки 8 августа".

08.08.23

"Сегодня ракета космического назначения «Союз-2.1б» с автоматической станцией «Луна-25» была вывезена на стартовый комплекс площадки 1С космодрома Восточный.

После установки ракеты в вертикальное положение на стартовом комплексе специалисты предприятий Госкорпорации «Роскосмос» продолжили ее подготовку к пуску".

Пуск ракеты-носителя «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» и автоматической станцией «Луна-25» планируется 11 августа в 02:10:57 по московскому времени.

Как будет проходить полет? Когда начинать волноваться?

Итак. Старт запланирован на глубокую ночь 11.08.2023 г.

Этапы полета

1. Выведение станции на траекторию перелета к Луне.

«Через девять минут после старта с космодрома Восточный ракета-носитель «Союз-2.1б» доставляет разгонный блок «Фрегат» со станцией «Луна-25» на суборбитальную траекторию. Первым включением маршевой двигательной установки «Фрегат» переводится на близкую к круговой орбиту высотой около 200 км, на которой он проводит примерно половину витка вокруг Земли. Вторым включением маршевой двигательной установки разгонный блок отправляет станцию на траекторию перелета к Луне. Длительность выведения «Луны-25» от старта ракеты-носителя до отделения автоматической станции составляет 1 час 20 минут. Разгонный блок «Фрегат» после отделения «Луны-25» уводится на высокоэллиптическую орбиту, в сторону».

2. Перелет «Луны-25» к Луне.

«На станции включают, проверяют и настраивают все системы. Для обеспечения восполнения запасов электроэнергии «Луна-25» строит постоянную солнечную ориентацию, при которой разворачивается к Солнцу максимальной площадью панелей солнечных батарей.

Поскольку параметры перелетной траектории, сформированной разгонным блоком, имеют отклонения от расчетных значений, примерно через полтора суток после старта «Луна-25» проводит первую коррекцию орбиты. За день до выхода на орбиту вокруг Луны станция выполняет вторую коррекцию траектории.

В последние сутки перелета уточняются параметры орбиты «Луны-25» и рассчитывается маневр торможения, который необходим для перехода станции на орбиту искусственного спутника Луны».

3. Полет вокруг Луны по круговой околополярной орбите высотой 100 км.

При помощи двигательной установки станция тормозит. Третий этап длится 3 дня. «Полет на низкой окололунной орбите характеризуется быстрой эволюцией ее формы из-за сложного гравитационного поля Луны. Поэтому задача группы управления — обеспечить заданный характер этой эволюции для формирования правильных параметров посадочной орбиты. Так как торможение у Луны — большой маневр, соответственно, качество его исполнения сильно влияет на получающуюся орбиту искусственного спутника Луны.

В связи с этим на окололунной орбите предусмотрены две коррекции траектории для перехода «Луны-25» на эллиптическую посадочную орбиту: первая обеспечивает требуемую высоту апоселения (наиболее отдаленная от Луны точка орбиты), вторая — формирует заданную высоту периселения (ближайшая к Луне точка орбиты), который должен находиться над точкой посадки. Во время посадки необходимо, чтобы район прилунения был освещен Солнцем — это позволяет исключить теневые интервалы, что существенно улучшает энергобаланс станции».

4. Полет вокруг Луны по эллиптической посадочной орбите с минимальной высотой 18 км и максимальной 100 км.

"Во время 4-го этапа «проводятся измерения параметров движения «Луны-25» для уточнения получившейся орбиты. Также выполняется расчет и ввод полетного задания на программу торможения и осуществления мягкой посадки на лунную поверхность».

5. Посадка на лунную поверхность.

«Луна-25» осуществляет два торможения для схода с орбиты искусственного спутника Луны. Затем следуют вертикализация и свободное падение станции до высоты приблизительно 800 — 1200 м с получением информации от доплеровского измерителя скорости и дальности. После этого идет прецизионное торможение с помощью двигательной установки, работающей сперва в режиме большой тяги, потом — малой. Наконец, «Луна-25» спускается с постоянной скоростью до касания поверхности».

После прилунения начинается научная работа станции в течение года.

Если вернуться к рассмотренной в предыдущей статье программе изучения Луны и окололунного пространства, предложенной НПО им. Лавочкина в 1975 г. (на период 1977 – 1980 г. г.) и закрытой по причине переноса средств и интереса на добычу марсианского грунта, то возникает вопрос: неужели Луна перестала интересовать СССР совсем?

Оказывается, было продолжение темы. Марс и Венера – это объекты, изучение которых представляет гораздо большую сложность, нежели изучение Луны. И лететь туда гораздо дальше. И обстановка на планетах и их спутниках другая, на Венере так вообще адская (о наших успехах в изучении Венеры  писала в статьях "Полеты к Венере / Мы не первые. Мы - единственные", "Какая она, Венера? Как разглядеть ее горы сквозь облака? / Мы справились!", "Лебединая песня НПО им. Лавочкина - проект ВеГа"). 

В 1978 г. специалисты НПО им. Лавочкина предложили смелое решение – унифицировать космические аппараты. Так появился проект платформы УМВЛ (Унифицированный космический комплекс для исследования Марса, Венеры и Луны). Основой проекта было «использование унифицированных элементов: разгонно-траекторного блока управления, посадочной платформы, возвратной ракеты, планетохода, спускаемого аппарата для посадки на Землю и других. В зависимости от целей экспедиции АМС должна была компоноваться из тех или иных элементов».

На 1981-1990 годы запланировали несколько экспедиций.

Позже эти планы перенеслись на более поздние сроки.

Вот что пишет Ю. Марков в книге «Курс на Марс». «Выполняя задание Главного конструктора, они компоновали универсальный базовый аппарат нового поколения для исследования Луны, Венеры, Марса и его спутников (а раз для маленьких и далеких спутников, то значит и для астероидов и комет). Проект условно так и назывался: «УМВЛ» — унифицированный «Марс», «Венера», «Луна». Аппарат должен был обладать разносторонними «способностями»: при минимальной переделке летать к разным, непохожим друг на друга небесным телам, уметь садиться на Луну и Марс, доставлять на Венеру специальные зонды, причаливать к малым небесным объектам и т. п.

Таким и старались сделать его проектанты. Его компоновка повторяла испытанную многолетней практикой, признанную классической компоновку «Марсов-2...-7» или «Венер-9...-16». А именно: космический носитель +исследовательский зонд. Зонд мог быть отделяемым, как спускаемый аппарат, или неотделяемым, как радиолокатор или телескоп. В случае с Марсом, к примеру, космический носитель (его называли орбитальным блоком, потому что при перелете он движется по гелиоцентрической орбите, а затем по околомарсианской) должен был доставить в расчетную точку орбиты посадочный блок. Затем посадочный совершал мягкую посадку на поверхность планеты, проводил там исследования. Посадочный блок должен был быть несравненно более мобильным, маневренным, чем его неудачливые марсианские предшественники.

Итак, если примем сокращения: КА — космический аппарат, ОБ — орбитальный блок и ПБ — посадочный блок, то компоновка аппарата, его, так сказать, укрупненная схема, выражалась простейшей формулой: КА = ОБ + ПБ.

Чем хороша такая схема? Блоки (фактически отдельные аппараты) были независимы друг от друга, функционально развязаны, автономны. Но... продолжением их достоинств явились недостатки. Ведь каждый блок (аппарат) требовал своей мощной двигательной установки, своей системы управления, своей радиосистемы и т. д. А это — масса, масса, масса...

Сложили все вместе — получили шесть тонн».

Но РН «Протон» может вывести к Марсу только 5 тонн! «Проект никак «не завязывался». «Луна» получалась с запасом, «Венера» проходила нормально, а «Марс» («Фобос») не удавался. Массы на него по-прежнему не хватало…»

В итоге, изменив компоновку и принцип использования оборудования, удалось довести массу АМС до 5 тонн, и она взлетела, и благополучно добралась до Фобоса (1989 г.), и была готова к посадке, но… пропала связь. К сожалению, миссия провалилась. Вот такие сложности поджидают исследователей космоса – жизненно важно дублирование систем, а массы не хватает…

Перенесенные сроки запуска АМС в 1984 г. выглядели так:

К сожалению, «из всего масштабного перечня работ был реализован только запуск к Марсу в 1988 году двух АМС типа 1Ф, стартовавших под названиями «Фобос-1» и «Фобос-2». Проект АМС 1Л был сначала отодвинут на 1992 год под названием «Луна-92», а затем вообще закрыт. Всем остальным запланированным работам по созданию серии АМС типа УМВЛ не суждено было дойти даже до стадии выпуска проектных чертежей».

Посмотрим, как справится современная аппаратура на станции «Луна 25»!

И третья на сегодня тема, кратко, потому что коллеги задавали вопросы - а что с нашей многоразовой ракетой "Корона"?

Интересно: "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева в объединенной экспозиции предприятий Госкорпорации «Роскосмос» на Международном военно-техническом форуме «Армия-2023» представит макет перспективной ракеты-носителя «Корона».

Это полностью многоразовая одноступенчатая ракета-носитель вертикального взлета и посадки, способная как выводить грузы на орбиту, так и возвращать их обратно на Землю. Она может использоваться как транспортное средство при суборбитальных полетах типа «точка-точка» неограниченной дальности.

В настоящее время предприятие проводит научно-исследовательскую работу по подтверждению основных ключевых технологий создания ракеты-носителя «Корона» с привлечением головных институтов и предприятий Роскосмоса.

Форум «Армия-2023» пройдет с 14 по 20 августа в парке «Патриот» в подмосковной Кубинке".

Вот так. Скромная заметка в разделе "Новости". А сколько за ней...

Благодарю вас за прочтение!

В статье использованы материалы:

https://ru.wikipedia.org

https://www.roscosmos.ru

https://epizodsspace.narod.ru/...

https://epizodsspace.airbase.r...