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

«Криворукие гуманоиды», или Поговори со мной, машина! «Криворукие гуманоиды», или Поговори со мной, машина!

Мог ли чат GPT появиться в России и почему Китай скоро обгонит США

Наука
Экономисты описали модель развития России по аналогии с Китаем Экономисты описали модель развития России по аналогии с Китаем

Российская экономика оказалась в ситуации «трех циркуляций»

Forbes
Как Египет заработал на раскопки Как Египет заработал на раскопки

Гробница KV 62 остается единственным не разграбленным погребением в Долине Царей

Наука
Это угробит вашу посуду! 9 вещей, которые ни в коем случае нельзя мыть в посудомоечной машине Это угробит вашу посуду! 9 вещей, которые ни в коем случае нельзя мыть в посудомоечной машине

Может показаться, будто в посудомоечные машины можно класть все, но это не так

ТехИнсайдер
Перевернутая Сибирь Перевернутая Сибирь

Петр Первый экзаменовал своих бояр по географии, пользуясь Большой картой Сибири

Вокруг света
Антидепрессивное действие психоделиков отделили от галлюциногенного на молекулярном уровне Антидепрессивное действие психоделиков отделили от галлюциногенного на молекулярном уровне

Психоделики связываются с нейротрофными рецепторами TrkB

N+1
Почему человеку нравятся кошки Почему человеку нравятся кошки

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему именно нам нравятся коты?

ТехИнсайдер
Разумозамещение Разумозамещение

Искусственный интеллект в финансовой сфере

Деньги
Я - плохая хозяйка: можно ли это исправить? Я - плохая хозяйка: можно ли это исправить?

Из чего складывается неумение поддерживать порядок вокруг себя?

VOICE
Из чего состоит роман Ивана Тургенева «Отцы и дети» Из чего состоит роман Ивана Тургенева «Отцы и дети»

Как роман Ивана Тургенева «Отцы и дети» повлиял на культуру и политику страны

СНОБ
Какие модели поведения приводят к разводу с вероятностью более 90% Какие модели поведения приводят к разводу с вероятностью более 90%

Паттерны поведения в отношениях, которые приводят к разводу

Psychologies
Михаил Уржумцев Михаил Уржумцев

Михаил Уржумцев уже 30 лет пишет новейшую историю модной индустрии страны

Собака.ru
«Книгу писать или жизнь жить»: как участники группы Anacondaz написали детскую сказку «Книгу писать или жизнь жить»: как участники группы Anacondaz написали детскую сказку

Весной 2023 года группа Anacondaz выпустила книгу «Энтони: дорога к дракону»

Forbes
«Это наживается нервами десятилетий, а конфискуется в одну ночь» «Это наживается нервами десятилетий, а конфискуется в одну ночь»

Александр Солженицын о правилах выживания

Weekend
Поехали! Поехали!

Как сделать из катания на роликах грамотную тренировку?

Лиза
Линия надрыва Линия надрыва

Как эмоции превращались в события в кино эпохи застоя

Weekend
«Позолоти ручку»: как работают инфоцыгане «Позолоти ручку»: как работают инфоцыгане

Что происходит на «тренингах счастья» и кто на них приходит

VOICE
История с цветом История с цветом

Интерьер этого дома — профессиональный микс разных стилей

Идеи Вашего Дома
Семейные ценности Семейные ценности

Что случилось с наследием Виктора Вазарели?

Robb Report
«Сочетание контрактного производства и своих брендов усиливает бизнес» «Сочетание контрактного производства и своих брендов усиливает бизнес»

О перспективах рынка отечественной бытовой химии и косметики

РБК
Дочь Брюса Уиллиса назвала самый ранний симптом отцовской болезни Дочь Брюса Уиллиса назвала самый ранний симптом отцовской болезни

Какие первые признаки деменции были у Брюса Уиллиса?

Psychologies
Студентка смешала антидепрессанты с энергетиком и попала в больницу: почему так вышло — объяснение психиатра Студентка смешала антидепрессанты с энергетиком и попала в больницу: почему так вышло — объяснение психиатра

Почему успокаивающие лекарства на травах — плохой выбор

Psychologies
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
Модный ресейл: как заработать на перепродаже одежды и аксессуаров Модный ресейл: как заработать на перепродаже одежды и аксессуаров

Можно ли в мире быстрой моды заработать на перепродаже вещей?

РБК
7 странных, но невероятно полезных способов применения кетчупа в быту 7 странных, но невероятно полезных способов применения кетчупа в быту

Как использовать кетчуп не по назначению с пользой для всего дома

ТехИнсайдер
Мария Хорева Мария Хорева

Мария Хорева после травмы вернулась на сцену по-настоящему триумфально

Собака.ru
Они и я: как отличить истинную цель от навязанной обществом Они и я: как отличить истинную цель от навязанной обществом

Как научиться слышать себя и отличать настоящие цели от навязанных обществом

Psychologies
Археологи комплексно датировали некрополь времен Великого переселения на Алтае Археологи комплексно датировали некрополь времен Великого переселения на Алтае

Археологи уточнили хронологию некрополя Карбан-I булан-кобинской культуры

N+1
Почему камера на 50 Мп может снимать лучше, чем сенсор на 108 Мп? Почему камера на 50 Мп может снимать лучше, чем сенсор на 108 Мп?

Почему большое количество мегапикселей не всегда выдаёт хорошие результаты?

CHIP
Понять и простить: почему вам изменили — 7 причин Понять и простить: почему вам изменили — 7 причин

Почему люди изменяют?

Psychologies
Открыть в приложении