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

Как Египет заработал на раскопки Как Египет заработал на раскопки

Гробница KV 62 остается единственным не разграбленным погребением в Долине Царей

Наука
Илья Рашкин и Игорь Гирдин Илья Рашкин и Игорь Гирдин

Бизнесмены запустили производство первого в России электрогрузомобиля

Собака.ru
Отказаться от сигарет по науке Отказаться от сигарет по науке

Почему люди продолжают курить сигареты?

Наука
Господь создал Еву из ребра Адама, а Виктор Калнберз стал первым хирургом СССР, который провел операцию по смене пола Господь создал Еву из ребра Адама, а Виктор Калнберз стал первым хирургом СССР, который провел операцию по смене пола

Именно в СССР впервые была проведена операция по смене пола

ТехИнсайдер
Алгебра гармонии Алгебра гармонии

«Тайная вечеря» Дали — картина, построенная на пропорциях мировой гармонии

Вокруг света
Александр Тоболь Александр Тоболь

Вице-президент VK и техдир ВКонтакте играет в шахматы с четырех лет

Собака.ru
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
«Развод снова лишил мою дочь отца»: история одного переезда и двух замужеств «Развод снова лишил мою дочь отца»: история одного переезда и двух замужеств

Почему возникшая в отношениях трещина неумолимо разводит нас в разные стороны

Psychologies
Летние неприятности Летние неприятности

Лето – время отпусков и детских кишечных инфекций

Здоровье
Старая новая дача Старая новая дача

Знакомьтесь с обновлённой версией дома для сезонного проживания

Идеи Вашего Дома
5 самых распространенных наказаний в отношениях 5 самых распространенных наказаний в отношениях

Допустимы ли наказания в отношениях?

Psychologies
Погибоша аки обре Погибоша аки обре

Как история обошлась с могучим племенем обров или аваров

Вокруг света
Ксения Подвальная Ксения Подвальная

Главный феномен петербургской моды прямо сейчас — Atelier Biser

Собака.ru
Мыши с выключенным протоонкогеном Myc быстро состарились и прожили дольше Мыши с выключенным протоонкогеном Myc быстро состарились и прожили дольше

Как протоонкоген Мус влияет на продолжительность жизни?

N+1
«Авада Вендетта». Нейросеть превратила героев «Гарри Поттера» в итальянцев «Авада Вендетта». Нейросеть превратила героев «Гарри Поттера» в итальянцев

Получилась альтернативная версия «Крестного отца».

Правила жизни
От Робби Уильямса до Марины Абрамович: как выглядит современный арт-рынок Эмиратов От Робби Уильямса до Марины Абрамович: как выглядит современный арт-рынок Эмиратов

Насколько велик их рыночный потенциал в Объединенных Арабских Эмиратах сегодня.

Forbes
Как есть, чтобы похудеть: 6 советов диетолога Как есть, чтобы похудеть: 6 советов диетолога

Похудеть легко: от нас требуются лишь незначительные изменения в поведении

Psychologies
Как сбросить ноутбук до заводских настроек Как сбросить ноутбук до заводских настроек

Сброс ноутбука до заводских настроек поможет избавиться от самых разных сбоев

CHIP
«Мы решили рискнуть»: как живут и строят бизнес переехавшие в Сербию россияне «Мы решили рискнуть»: как живут и строят бизнес переехавшие в Сербию россияне

В каких сферах русскоязычные релоканты открывают собственный бизнес в Сербии

Forbes
Кто правит миром: 10 фильмов об инвестициях и больших деньгах Кто правит миром: 10 фильмов об инвестициях и больших деньгах

Фильмы о деньгах могут вдохновить или напротив

РБК
Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта

Острая ишемия вызвала рост внутриклеточной концентрации кальция

N+1
На трипольском поселении нашли кость мигрантки На трипольском поселении нашли кость мигрантки

Ученые исследовали кость, найденную на трипольском поселении Коломийцев Яр

N+1
Возраст красоты Возраст красоты

Когда и как бороться с возрастными изменениями

Лиза
Инвесторы ставят на дивиденды Инвесторы ставят на дивиденды

Дивидендная доходность эмитентов России остается одной из самых высоких в мире

Деньги
Экономика будущего глазами футурологов | Economy of the Future Through the Eyes of Futurologists Экономика будущего глазами футурологов | Economy of the Future Through the Eyes of Futurologists

Дискуссия экспертов журнала «Позитивные изменения»

Позитивные изменения
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
Узнайте о самых древних языках, на которых говорят до сих пор! Интересные факты Узнайте о самых древних языках, на которых говорят до сих пор! Интересные факты

Иврит, санскрит, тамильский и другие языки используются на протяжении тысяч лет

ТехИнсайдер
Voglio Bene / Я люблю Voglio Bene / Я люблю

Экскурсия в студию художницы Бенедикт и ее мужа Паскаля

Seasons of life
Глубоководные осьминоги спустились на 2600 метров ради охоты Глубоководные осьминоги спустились на 2600 метров ради охоты

Большую часть времени эти осьминоги проводят в толще воды, а охотятся на дне

N+1
Почему болит поясница Почему болит поясница

5 самых частых причин болей в пояснице

Лиза
Открыть в приложении