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

Звук тишины Звук тишины

Шесть простых стратегий для успокоения ума

Yoga Journal
«Быть собой: Новая теория сознания» «Быть собой: Новая теория сознания»

Восприятие — это результат предсказаний мозга насчет источников сигналов

N+1
Крутятся диски Крутятся диски

Утилизация отработавшей свое компьютерной техники оказалась выгодным делом

Наука
Мать всех английских монархов: история королевы Елизаветы Йоркской Мать всех английских монархов: история королевы Елизаветы Йоркской

Отрывок из книги «Елизавета Йоркская. Последняя Белая роза»

Forbes
Железные дороги победы Железные дороги победы

Какую роль играли железные дороги во Второй мировой войне

Дилетант
Инъекция генов в печень бабуина позволила вылечить гемофилию Инъекция генов в печень бабуина позволила вылечить гемофилию

Результаты исследования показывают, что данный метод лечения гемофилии безопасен

ТехИнсайдер
«В теории вероятностей он совершал крупные открытия каждые два года» «В теории вероятностей он совершал крупные открытия каждые два года»

120 лет со дня рождения Андрея Колмогорова, одного из величайших ученых

Наука
Лидия Смирнова покоряла мужские сердца и в 80 лет Лидия Смирнова покоряла мужские сердца и в 80 лет

В фильмографии Смирновой много ярких образов

Коллекция. Караван историй
Мозг человека постоянно воспроизводит прошлые события, чтобы понять настоящее Мозг человека постоянно воспроизводит прошлые события, чтобы понять настоящее

Зачем человеческому мозгу необходимо помнить прошлое?

ТехИнсайдер
Людмила Петрановская объяснила, что делать, если ребенок не слышит, пока не наорешь Людмила Петрановская объяснила, что делать, если ребенок не слышит, пока не наорешь

Можно ли повышать голос на ребенка, если тот пропускает все мимо ушей?

Psychologies
80-летний мужчина годами проживает один и тот же день из-за редкого синдрома 80-летний мужчина годами проживает один и тот же день из-за редкого синдрома

Уж лучше ошибаться здесь и сейчас, чем заново проживать одни и те же события

Psychologies
«Жених младше на 10 лет»: самоназванная любовница Юрия Шатунова и Пьера Нарцисса выходит замуж «Жених младше на 10 лет»: самоназванная любовница Юрия Шатунова и Пьера Нарцисса выходит замуж

Ксения Грин сообщила, что выходит замуж за продюсера

VOICE
6 отличных хорроров, снятых в России 6 отличных хорроров, снятых в России

Наши авторы сериалов и фильмов потихоньку набили руку на хоррорных историях

Maxim
Актриса Дарья Калмыкова о театре, музыке и главном городе своей жизни Актриса Дарья Калмыкова о театре, музыке и главном городе своей жизни

Актриса Дарья Калмыкова ответила на несколько вопросов

СНОБ
«После «Карнавальной ночи» я поехала за границу, а Гурченко не взяли», — рассказывала Тамара Носова «После «Карнавальной ночи» я поехала за границу, а Гурченко не взяли», — рассказывала Тамара Носова

От всесоюзной популярности и королевской роскоши — до полной нищеты и забвения

Караван историй
5 лучших моделей купальников для женщин 50+: мнение стилистов 5 лучших моделей купальников для женщин 50+: мнение стилистов

Какие купальники будут комфортны и функциональны для женщин 50+?

VOICE
Почему дети рождаются с хвостами? Интересный факт! Почему дети рождаются с хвостами? Интересный факт!

«Настоящий рудиментарный хвост» — что это такое и почему он возникает у людей?

ТехИнсайдер
Нутрия: инвазивные грызуны необычного размера Нутрия: инвазивные грызуны необычного размера

Нутрии не только грызуны с прекрасным мехом, но и настоящие вредители

ТехИнсайдер
Она развелась в 70 лет, но в свои 102 года ни о чем не жалеет! Счастливая история Она развелась в 70 лет, но в свои 102 года ни о чем не жалеет! Счастливая история

Глэдис МакГэри нашла свое счастье на пенсии

ТехИнсайдер
«Сколько дадим, столько и получим»: психолог о лучшем инструменте влияния в паре «Сколько дадим, столько и получим»: психолог о лучшем инструменте влияния в паре

Постоянный обмен — лучший способ углубить отношения

Psychologies
Высокий сезон Высокий сезон

Начало лета – самое время есть спаржу. Свежую, сочную, наполненную витаминами

Лиза
Ролевые онлайн-игры: как предотвратить подмену цифровой личности Ролевые онлайн-игры: как предотвратить подмену цифровой личности

Какими инструментами можно решить проблему подмены цифровой личности

Forbes
Аномальная планета пережила смерть своей звезды: космическая тайна Аномальная планета пережила смерть своей звезды: космическая тайна

Каким-то чудом эта планета продолжает существовать

ТехИнсайдер
Некоронованная правительница Франции: кем была маркиза де Помпадур Некоронованная правительница Франции: кем была маркиза де Помпадур

Какое значение в истории Франции сыграла маркиза де Помпадур?

Forbes
«Всё, что имею, единственно по милости Его Величества» «Всё, что имею, единственно по милости Его Величества»

Уроженец Псковского края и выходец из рода князей смоленских Василий Татищев

Дилетант
Почему вам срочно нужно начать есть клетчатку: плюсы и преимущества Почему вам срочно нужно начать есть клетчатку: плюсы и преимущества

Ешьте больше клетчатки! Ведь клетчатка критически важна для здоровья

ТехИнсайдер
Постель, сбивающая с ног Постель, сбивающая с ног

«Париж, 13-й округ»: Жак Одьяр экранизирует американский комикс

Weekend
Человек, который измерил алгеброй гармонию | Decoding Harmony Through Algebra Человек, который измерил алгеброй гармонию | Decoding Harmony Through Algebra

Виктор Петренко и психосемантика в киноискусстве

Позитивные изменения
10 фильмов с самыми шокирующими сюжетными поворотами 10 фильмов с самыми шокирующими сюжетными поворотами

Картины, в которых все становится с ног на голову

Maxim
Отпуск в кредит Отпуск в кредит

С деньгами сложно, а ты не хочешь отменять запланированное путешествие мечты?

Лиза
Открыть в приложении