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

Гроссмейстеры больших данных Гроссмейстеры больших данных

Как стать гроссмейстером по машинному обучению

ТехИнсайдер
Fine wine. Как выбрать вино для коллекции и инвестирования Fine wine. Как выбрать вино для коллекции и инвестирования

Коллекционирование вин — давно уже не просто романтическое хобби

Правила жизни
Отказаться от сигарет по науке Отказаться от сигарет по науке

Почему люди продолжают курить сигареты?

Наука
Дорогой Кент: лучшие фильмы, сериалы и мультфильмы о Супермене Дорогой Кент: лучшие фильмы, сериалы и мультфильмы о Супермене

Лучшие фильмы, сериалы, мультфильмы о приключениях Кларка Кента и его альтер эго

Правила жизни
Дорогая передача Дорогая передача

Глава Tinkoff Private: как изменилось поведение клиентов за последний год

Robb Report
5 фэнтезийных циклов с экзотическими мирами 5 фэнтезийных циклов с экзотическими мирами

Ближний Восток, Азия, доколониальная Америка и Африка в сеттинге фэнтези

Maxim
«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
Почему не сохранились древние памятники славянской культуры Почему не сохранились древние памятники славянской культуры

Почему древние восточные славяне не оставили после себя артефактов и преданий

Maxim
Неорганизованный ребенок: 6 советов для решения проблемы — попробуйте самостоятельно Неорганизованный ребенок: 6 советов для решения проблемы — попробуйте самостоятельно

Простые и полезные рекомендации, как приучить ребенка к самостоятельности

Psychologies
Психостимуляторы оказались бесполезны при решении задачи о рюкзаке Психостимуляторы оказались бесполезны при решении задачи о рюкзаке

Повышение когнитивных усилий нивелировалось снижением их качества

N+1
Академик Юрий Наточин: главная забота почки — чтобы каждая клетка организма могла жить своей жизнью Академик Юрий Наточин: главная забота почки — чтобы каждая клетка организма могла жить своей жизнью

Академик Юрий Наточин: жизнь появилась не в морях, а в калиевых озерах

Наука
Александр Тоболь Александр Тоболь

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

Собака.ru
Лишила внуков титулов и бросила курить в 83: неординарная жизнь самой дерзкой королевы Европы Лишила внуков титулов и бросила курить в 83: неординарная жизнь самой дерзкой королевы Европы

Биография Маргреты II заслуживает особого внимания

VOICE
«Все равно надо двигаться дальше»: когда полезно игнорировать чувства — необычный взгляд на проблемы «Все равно надо двигаться дальше»: когда полезно игнорировать чувства — необычный взгляд на проблемы

В чем польза перестать прислушиваться к собственным чувствам

Psychologies
Маникюрное табу: не используй этот лак для ногтей, если тебе 50 лет или больше Маникюрное табу: не используй этот лак для ногтей, если тебе 50 лет или больше

Есть лак, который не стоит использовать, если ты разменяла шестой десяток лет

VOICE
Как на первом свидании определить, подходит ли женщина вам в сексе Как на первом свидании определить, подходит ли женщина вам в сексе

Можно ли на первом свидании понять, как проявит себя женщина в сексе?

Psychologies
Введение инсулина в нос улучшило когнитивные функции больных с деменцией Введение инсулина в нос улучшило когнитивные функции больных с деменцией

Введение инсулина в нос улучшило когнитивные функции больных с деменцией

N+1
Рита и Саша Кутуковы Рита и Саша Кутуковы

Рита и Саша Кутуковы взрастили локальный бренд демократичной обуви Sintezia

Собака.ru
6 книг, достойных экранизации 6 книг, достойных экранизации

Художественные книги, экранизации которых могли бы оказаться интересными

СНОБ
Машины для Бонни и Клайда, Мэла Гибсона и ГИБДД: Ford исполнилось 120 лет Машины для Бонни и Клайда, Мэла Гибсона и ГИБДД: Ford исполнилось 120 лет

Вспоминаем самые культовые модели американской компании Ford

РБК
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 установить моды на Симс 4? Подробная инструкция Как установить моды на Симс 4? Подробная инструкция

Как установить моды на Симс 4, чтобы играть было еще интереснее

CHIP
Крутятся диски Крутятся диски

Утилизация отработавшей свое компьютерной техники оказалась выгодным делом

Наука
Ресурсы счастья Ресурсы счастья

Часто мы пропускаем менее очевидные, но не менее важные потребности

Здоровье
Я сижу на берегу Я сижу на берегу

Панически боишься воды? Лови советы нашего психолога

Лиза
Основатель «Дикой мяты» Андрей Клюкин рассказал о планах на лето, своих принципах и любимой музыке Основатель «Дикой мяты» Андрей Клюкин рассказал о планах на лето, своих принципах и любимой музыке

Андрей Клюкин рассказал, за что не любит музыкальных критиков

СНОБ
«Магический реализм» Оуэна Уилсона «Магический реализм» Оуэна Уилсона

У Оуэна Уилсона много странностей и описать его сложно

Караван историй
Новый Lexus GX доказывает, что у стильной формы может быть содержание Новый Lexus GX доказывает, что у стильной формы может быть содержание

Более крупный и мощный Lexus GX получил первое серьёзное обновление

4x4 Club
Почерк мастера Почерк мастера

В этом интерьере чудесным образом переплелись история и современность

SALON-Interior
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
Открыть в приложении