Начинается новый этап колонизации единственного спутника Земли

НаукаНаука

Нижняя часть «Артемиды» глазами баллистика

Посадки на Луну бывали разные. Но готовящиеся прилунения экипажей станут самыми масштабными. Именно они определят успешность нового освоения Луны человеком.

Николай Цыгикало

Возможный вид Starship HLS Илона Маска

Масштабный проект НАСА «Артемида» с обитаемой базой на Луне слеплен из баллистических этапов. Старт с Земли, перелет к Луне, базовая гало-орбита, посадка на поверхность, возвращение на орбиту. Баллистика посадки, маловысотная нижняя часть лунной баллистики «Артемиды», своеобразна и критична. При стартах и на орбитах ошибка в полкилометра легко исправима. Но вниз — не орбита, здесь климат иной, идут потери одна за одной, и вновь за аппаратом разбит аппарат. Внизу посадочной траектории ошибка и в 50 м может стать критической.

Интерес к Луне

Не только полет, но и высадка на Луну интересует человечество с новой силой. Найденные орбитальными станциями залежи водяного льда на полюсах Луны могут питать экипажи, теплицы и давать топливо для кораблей. Обитаемая база на Луне станет новым и большим шагом вперед в пилотируемой космонавтике. Это не одни и те же низкие околоземные орбиты, обжитые уже полвека. И если людям лететь на Марс, то набраться опыта стоит сперва на Луне — другой планете всего в трех днях полета от Земли.

НАСА хочет строить лунную базу в районе Южного полюса Луны, в силу плюсов этого места. База будет расположена в кратере Шеклтон диаметром 19 км, на кольцевом валу которого находится точка полюса, а в чаше дна лежат запасы льда. Оборудование ретрансляторов на возвышениях рельефа обеспечит каналы связи с Землей, всегда висящей в местном горизонте. Представлены и планы создания нескольких баз, связанных между собой, а сетевые структуры эффективнее. Транспортные средства проложат дороги к объектам исследования, техническим площадкам и другим базам. Для всех этих задач нужна доставка на поверхность Луны сотен тонн конструкций и самих обитателей лунных баз. Экипажи надо еще вывозить с Луны обратно, как и разные грузы. Дорога на Луну и обратно, в оба конца, будет баллистической и поэтому потребует баллистического обеспечения.

Что такое баллистическое обеспечение? Это решение баллистических задач, приводящих к достижению цели. Баллистика связана с любыми полетами в гравитационных полях, на которых она и взросла, и появилась. В облетах планеты можно поставить разные цели. Наблюдение высокого разрешения вблизи с низких высот или большой охват с высокоэллиптических орбит, с обзором трети планеты. Полет в непрерывном солнечном освещении, или над одним и тем же местным временем, или внутри одной трубки магнитного поля. Любая синхронизация любых пространственных движений, формы орбит, высот, времени, задач происходит в баллистическом мире. Поэтому, управляя гравитационным движением с нужными параметрами, можно обеспечить инженерные задачи высадки на поверхность и подготовки конструкции. Ведь это борт будет решать баллистические задачи посадки и взлета.

Основа баллистического обеспечения

Для полета к лунной базе выбрана своеобразная орбита NRHO для космической обитаемой станции - пересадочной базы Gateway. Мы рассказывали о ней подробнее в материале «Гало-орбита: в ожидании полета человека». В бесконечных вариантах околоземных орбит можно взять идущие вокруг Земли почти так же, как орбита Луны, с похожим удалением и скоростями. Можно выбрать орбиту, на которой тело будет видно в земном небе то чуть севернее Луны, то немного южнее. Иногда слегка обгоняя Луну, иногда отставая. Эти положения вокруг Луны чередуются, и с Земли видны как циркуляция тела по контуру вокруг Луны.

Так видится гало-орбита, пространственная кривая перемещений вокруг Луны, но не под действием лунной гравитации. Это не оборот вокруг центра поля тяготения, не кеплеров эллипс, хотя близкая Луна оказывает свое гравитационное воздействие на тело. Это лишь складывающиеся взаимные положения в пространстве, гонки наперегонки по соседним околоземным орбитам, однако геометрически реально формирующие орбиту вокруг Луны. Она не имеет условностей гравитационных орбит. Ей незачем быть в плоскости; ее линия может не замыкаться, рисуя меняющиеся с каждым витком петли. Орбита положений, в отличие от гравитационной орбиты, имеет другую природу, тем не менее создавая реальный облет Луны. Похожим образом космический корабль «Союз» делает облет МКС — станцию он облетает именно по орбите взаимных положений. Разница лишь в том, что МКС не притягивает «Союз» (гравитация МКС исчезающе мала), формируя его орбиту облета вокруг; Луна же искривляет своим притяжением околоземную орбиту близкого к ней спутника, внося в его движение свое гравитационное влияние.

Можно подобрать и выполнить орбиту околоземного спутника, который в ходе полета будет занимать нужные удаления от Луны. Запуск на орбиту вокруг Земли с такими параметрами будет и запуском на орбиту положений вокруг Луны. Ее назвали гало-орбита от слова «гало» — круг, который образуют петли этой орбиты. Средняя орбитальная скорость Луны около 1020 м/с. Близкая скорость и у аппарата на околоземной орбите рядом с Луной. Мелкие особенности ее формы, эллиптическая вытянутость и другие детали то отводят его от Луны, то приближают к ней. Аппарат рисует в пространстве вытянутую, почти ровную полосу, непохожую на округлый кеплеров эллипс. Эту орбиту назвали NRHO, Near Rectal Halo Orbit, «почти прямолинейная галоорбита». Одним концом она обходит Луну с полярным перицентром (нижняя точка, для Луны периселений), на высоте 1500 км над Северным полюсом. А потом уходит почти вертикально вверх над Южным полюсом на 70 000 км. Там разворачивается и возвращается к Луне длинным узким лепестком; станция делает на ней оборот за семь земных суток.

«То взлет, то посадка, то снег, то дожди»

Энергия полета на орбиту NRHO — это, по сути, энергия для выхода на орбиту Луны вокруг Земли. Изменение скорости аппарата (а значит, и необходимое количество топлива на борту) для перехода с NRHO в гравитационное руководство Луны вполне посильно для реальных конструкций. И высаживать на Луну с гало-орбиты удобно, это тоже часть баллистического обеспечения проекта. Ближняя к Луне точка гало-орбиты — не кеплеров перицентр. Поэтому скорость в нижней точке гало-орбиты будет не такой большой и меньше скорости круговой орбиты на этой высоте. Что упростит торможение для перехода на траекторию посадки. Построив перицентр гало-орбиты над Северным полюсом, можно перейти с него уже на гравитационный кеплеров эллипс с низким, высотой 15–20 км, перицентром возле Южного полюса Луны в районе посадки. И с этого низкого перицентра съехать к прилунению на полюс.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Мифы и факты: что открыл Галилео Галилей Мифы и факты: что открыл Галилео Галилей

В чем ошибся Галилей

Вокруг света
15 самых дорогих мобильных телефонов в мире 15 самых дорогих мобильных телефонов в мире

Представляем пятнадцать самых дорогих мобильников в мире!

ТехИнсайдер
Крутятся диски Крутятся диски

Утилизация отработавшей свое компьютерной техники оказалась выгодным делом

Наука
Неолитические жители Далмации оказались овцеводами Неолитические жители Далмации оказались овцеводами

В начале VI тысячелетия до нашей эры в Далмации проживали овцеводы

N+1
Клуб 5 часов утра: зачем люди встают на рассвете и как присоединиться к этому тренду Клуб 5 часов утра: зачем люди встают на рассвете и как присоединиться к этому тренду

Есть ли смысл вставать в пять часов утра?

Psychologies
Делегирование полномочий: как отпустить контроль и научиться передавать задачи другим Делегирование полномочий: как отпустить контроль и научиться передавать задачи другим

Как сделать процесс делегирования эффективным?

Forbes
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Московский мускат Московский мускат

Органичный микс из современной мебели, классической отделки и живописи

SALON-Interior
Как заставить окружающих прислушиваться к вашему мнению: 4 совета Как заставить окружающих прислушиваться к вашему мнению: 4 совета

Как же начать «звучать» убедительнее для других?

Psychologies
Вкусный сезон. 8 самых полезных ягод: каждая по-своему неповторима и полезна Вкусный сезон. 8 самых полезных ягод: каждая по-своему неповторима и полезна

Ягоды – один из самых полезных продуктов в мире.

Лиза
То исчезает, то появляется… То исчезает, то появляется…

Возможно, ты тоже сталкивалась с мужчинами, которые пропадали из твоей жизни

Лиза
Бородатые свиньи помогли ботаникам открыть первую пальму с подземными цветками и плодами Бородатые свиньи помогли ботаникам открыть первую пальму с подземными цветками и плодами

Ботаники описали первую пальму, у которой цветки и плоды развиваются под землей

N+1
Если у партнера пограничное расстройство личности: 8 правил поведения Если у партнера пограничное расстройство личности: 8 правил поведения

Можно ли построить отношения с человеком, у которого диагностировано ПРЛ?

Psychologies
Какую водку можно пить евреям? Какую водку можно пить евреям?

Одно из величайших алкогольных заблуждений заключается в том, что евреи не пьют

Maxim
Влюбленный в себя соперников не имеет. Почему футболу будет скучно без Златана Ибрагимовича Влюбленный в себя соперников не имеет. Почему футболу будет скучно без Златана Ибрагимовича

Спортивный журналист Павел Занозин проважает Ибру на «пенсию»

Правила жизни
Любовь, перверсия и смерть. Как писал Эгон Шиле Любовь, перверсия и смерть. Как писал Эгон Шиле

Как жил и писал Эгон Шиле

СНОБ
«Вот и все. Смежили очи гении...» Василий Качалов «Вот и все. Смежили очи гении...» Василий Качалов

Беспрецедентный пример славы, почитания и поклонения перед талантом

Караван историй
Из-за этого у меня отняли ребенка: три жуткие реальные истории об алкоголизме Из-за этого у меня отняли ребенка: три жуткие реальные истории об алкоголизме

Три героини поделились с нами своими непростыми историями об алкоголизме

VOICE
«Моя печальная участь внушала уважение, сиротство я причислял к своим добродетелям»: 11 фактов о Жан-Поле Сартре «Моя печальная участь внушала уважение, сиротство я причислял к своим добродетелям»: 11 фактов о Жан-Поле Сартре

11 интересных фактов биографии Жан-Поля Сартра

Правила жизни
Чек-лист: как избавиться от жирного блеска на лице Чек-лист: как избавиться от жирного блеска на лице

Уменьшить жирный блеск кожи не так сложно, как кажется

Правила жизни
Враг в отражении Враг в отражении

Как узнать, кто навел порчу или сглаз? 6 способов выявить недоброжелателя

Лиза
«Еще скажи — Вивальди на титры поставить» «Еще скажи — Вивальди на титры поставить»

Как звукорежиссеры создают эмоции в кино

Weekend
Папоротники и луковицы лилий включили в рацион первых земледельцев Приморья Папоротники и луковицы лилий включили в рацион первых земледельцев Приморья

Палеоботаники изучили материалы из поселения Кроуновка-1

N+1
5 летних образов с джинсовкой, которые покажут твой вкус: подборка от стилиста 5 летних образов с джинсовкой, которые покажут твой вкус: подборка от стилиста

Look'и с джинсовыми куртками из моды не выйдут никогда. Показываем и доказываем!

VOICE
Маркетплейс для разработчиков: как развивать российский GitHub Маркетплейс для разработчиков: как развивать российский GitHub

Какие существуют способы развития сообщества open source в России

Forbes
Виртуальный доллар: зачем банки сохраняют счета физлиц в «токсичных» валютах Виртуальный доллар: зачем банки сохраняют счета физлиц в «токсичных» валютах

Девалютизация банковской системы не заставила банки вывести доллары и евро

Forbes
Нет предрассудкам: почему на китайские автомобили Voyah стоит обратить внимание Нет предрассудкам: почему на китайские автомобили Voyah стоит обратить внимание

Voyah: чем интересен молодой и амбициозный бренд из Поднебесной

Forbes
Орангутаны немного побитбоксили Орангутаны немного побитбоксили

Приматологи слушали вокализации орангутанов с островов Борнео и Калитаман

N+1
«Дегенераты у власти», или Диагноз доктора Кронфельда «Дегенераты у власти», или Диагноз доктора Кронфельда

В мае 1932 года Адольф Гитлер подал в суд за клевету на журналиста Вернера Абеля

Дилетант
«Не убийца, а всего лишь код, созданный и управляемый человеком»: сооснователь фонда Andreessen Horowitz о рисках ИИ «Не убийца, а всего лишь код, созданный и управляемый человеком»: сооснователь фонда Andreessen Horowitz о рисках ИИ

Страхи, связанные с ИИ, лишь сеют панику и тормозят развитие сектора

VC.RU
Открыть в приложении