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

Спасти мир от самого себя Спасти мир от самого себя

Непростая история одного из создателей атомной бомбы

Наука
Рассмешил весь мир и умер в одиночестве среди грязных тарелок: трагическая судьба комика Бенни Хилла Рассмешил весь мир и умер в одиночестве среди грязных тарелок: трагическая судьба комика Бенни Хилла

Бенни Хилл умер в 1992 году и финал его жизни был невероятно печален

VOICE
Крутятся диски Крутятся диски

Утилизация отработавшей свое компьютерной техники оказалась выгодным делом

Наука
Во-первых, это красиво… Как французский DS меняет наши представления об автомобильном интерьере Во-первых, это красиво… Как французский DS меняет наши представления об автомобильном интерьере

Компания DS Automobiles поделилась своим видением футуристических интерьеров

4x4 Club
Что такое эффект Манделы и 10 лучших его примеров Что такое эффект Манделы и 10 лучших его примеров

Все ли события, которые ты помнишь, происходили в реальной жизни?

Maxim
Как шоколад поможет справиться с глобальным потеплением Как шоколад поможет справиться с глобальным потеплением

Шелуха от какао-бобов может использоваться для производства биочара

ТехИнсайдер
Пиявки семидесятой широты Пиявки семидесятой широты

Что заставляет арктических червей темнеть

Наука
Ольга Профатило и Юлия Вяткина Ольга Профатило и Юлия Вяткина

Основательницы Галереи MYTH собрали самый убедительный пул молодых художников

Собака.ru
Ода сексизму: почему все критикуют новый сериал «Идол» с Лили-Роуз Депп и The Weeknd Ода сексизму: почему все критикуют новый сериал «Идол» с Лили-Роуз Депп и The Weeknd

Как сериал «Идол» создает стереотипы про музыкальную индустрию

Forbes
Первая карта метагенома почв Первая карта метагенома почв

Почвы представляют собой одно из крупнейших хранилищ мирового биоразнообразия

Наука и жизнь
Беседы с Хичкоком и пожары в Якутии: семь самых интересных фильмов Beat Film Festival Беседы с Хичкоком и пожары в Якутии: семь самых интересных фильмов Beat Film Festival

Картины конкурса Beat Film Festival, которые точно стоит посмотреть

Forbes
Секреты китайского автомира. Что полезно знать о машинах из Поднебесной Секреты китайского автомира. Что полезно знать о машинах из Поднебесной

Почему Китай поставляет нам машины уже прямиком из будущего?

СНОБ
«Год порно»: литературные откровения миллениала-провинциала «Год порно»: литературные откровения миллениала-провинциала

Критики называют Илью Мамаева-Найлз «российской Салли Руни»

Psychologies
От чуда в Стамбуле до камбэка «Манчестер Юнайтед»: самые драматичные финалы в футболе От чуда в Стамбуле до камбэка «Манчестер Юнайтед»: самые драматичные финалы в футболе

Если спорт — это эмоции, то футбол — это эмоции, возведенные в степень

Forbes
Маршрут построен Маршрут построен

5 идей на уик-энд в Ивановской области

Лиза
«Без любви ничего не получится» «Без любви ничего не получится»

Наталья Гнеушева о том, как делать кино успешным, а имена — узнаваемыми

OK!
Кофе можно не только пить: 8 удивительных применений молотого кофе в быту Кофе можно не только пить: 8 удивительных применений молотого кофе в быту

8 потрясающих лайфхаков с кофе, которые непременно вам понравятся!

ТехИнсайдер
Как законно обогащаться за счет ошибок и просчетов продавцов дорогостоящих товаров Как законно обогащаться за счет ошибок и просчетов продавцов дорогостоящих товаров

Как Стив Белкин обогатился за счет авиакомпаний

Forbes
Что пишут о фильме «Человек-паук: Паутина вселенных»? Что пишут о фильме «Человек-паук: Паутина вселенных»?

Получилось ли у фильма «Человек-паук: Паутина вселенных» задрать планку?

Правила жизни
Высокий сезон Высокий сезон

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

Лиза
Проклятие «Черной жемчужины»: 7 загадочных случаев исчезновения кораблей и их экипажей Проклятие «Черной жемчужины»: 7 загадочных случаев исчезновения кораблей и их экипажей

Истории, когда корабли и экипажи по необъяснимым причинам исчезали с радаров

Правила жизни
Просто перенервничала Просто перенервничала

Возможные последствия стресса (опасные тоже есть)

Лиза
К юбилею самого популярного китайского фантаста: 5 причин прочесть книги Лю Цысиня К юбилею самого популярного китайского фантаста: 5 причин прочесть книги Лю Цысиня

В 2010-х Лю Цысинь стал для западного читателя лицом китайской фантастики

ТехИнсайдер
Пересадка головы, шкала Апгар и первая русская больница: 6 книг об открытиях в медицине и людях, которые их совершили Пересадка головы, шкала Апгар и первая русская больница: 6 книг об открытиях в медицине и людях, которые их совершили

Книги издательской группы «Альпина» о врачах-первопроходцах

ТехИнсайдер
Как привить ребенку самостоятельность Как привить ребенку самостоятельность

Как научить ребенка принимать решения и брать на себя ответственность?

СНОБ
Как убить самооценку: 22 вредных совета — личный опыт психолога Как убить самооценку: 22 вредных совета — личный опыт психолога

Как наконец поверить в себя и начать жить в полную силу

Psychologies
Как вчерашние студенты построили сервис для подготовки к экзаменам и продали 25% VK Как вчерашние студенты построили сервис для подготовки к экзаменам и продали 25% VK

Стартап, запущенный Дмитрием Даниловым, кратно вырос за последние годы

Forbes
Роман Карманов: Культура и дружеское общение решают все Роман Карманов: Культура и дружеское общение решают все

Какие значимые творческие проекты есть в России и каких инициатив не хватает?

СНОБ
Женщина села в тюрьму якобы за убийство своих детей. Но через 20 лет выяснилась правда! Женщина села в тюрьму якобы за убийство своих детей. Но через 20 лет выяснилась правда!

История женщины, которая провела в заключении 20 лет из-за ложного обвинения

ТехИнсайдер
Джекпот «Вегаса»: как команда через шесть лет после создания выиграла Кубок Стэнли Джекпот «Вегаса»: как команда через шесть лет после создания выиграла Кубок Стэнли

Как хоккей покорил Вегас и какие россияне оставили след в «Голден Найтс»

Forbes
Открыть в приложении