Constellation: Страница 2

Оглавление статей
Constellation
Страница 2

Страница 2 из 2

 

 

Лунный посадочный модуль Altair

Аппарат, названный Altair, имеет много общего с посадочным модулем Eagle, доставившим на Луну первых людей. Его конструкция также предусматривает наличие посадочной и «жилой» взлетной ступени.

Полеты кораблей Apollo указали инженерам на слабые места конструкции, поэтому миссии в рамках программы Constellation будут проходить в более совершенных аппаратах. Главное отличие — увеличенные размеры лунного модуля. Это позволяет не только разместить внутри четырех членов экипажа вместо двух, но и доставить на поверхность Луны значительный по массе груз — до 14 тонн. По своей сути, новый модуль станет и первой лунной базой для астронавтов: системы жизнеобеспечения позволят им находиться на Луне в течение шести месяцев, а наличие воздушного шлюза существенно упростит процедуру выхода на поверхность спутника Земли (при этом не будет осуществляться разгерметизация всего модуля). Одновременно шлюз исполнит роль помещения для «предварительной очистки», где астронавты смогут отряхнуть свои скафандры от грязи. Предыдущие полеты к Луне показали, что лунная пыль существенно осложняла жизнь экипажу. В грядущих миссиях от этой проблемы обязательно нужно избавляться, и такую возможность предоставит шлюзовая камера.

Конструктивные отличия нового лунного модуля связаны также с тем, что его двигатели будут работать на криогенном топливе. Посадочные модули Apollo использовали так называемое высококипящее самовоспламеняющееся топливо.3 В проекте Altair решено задействовать пару «водород-кислород», позволяющую получать гораздо более высокие тяговые характеристики (удельный импульс). Однако это топливо можно хранить только при низких температурах в режиме термостатирования; кроме того, оно имеет меньшую плотность, то есть при той же массе занимает больший объем. В связи с этим взлетная ступень, скорее всего, будет заправлена высококипящим топливом, что облегчит его хранение во время пребывания на поверхности Луны. Этот фактор приобретет особую важность, когда после завершения этапа подготовительных миссий проект перейдет к стадии постройки лунной базы: ее обитатели должны будут постоянно иметь в своем распоряжении корабль, готовый к старту.

Полет к Луне требует большого расхода топлива, поэтому для него нужна ракета-носитель сверхтяжелого класса. Обойтись несколькими носителями меньшей мощности можно, но это приводит к возрастанию числа стыковок на околоземной орбите для сборки лунного комплекса, что уменьшает общую полезную нагрузку и снижает надежность всей миссии. Самой мощной из используемых сегодня в США ракетной системой является Space Shuttle,  доставляющая   на  низкую геоцентрическую орбиту полную массу более 110 тонн. Таким образом, требование в наибольшей степени использовать уже существующие заделы естественным образом приводит к тому, что новая сверхмощная ракета будет построена на ее основе.

Ракеты-носители Агеs V и Ares I

Арес — имя древнегреческого бога войны (он же — Марс в древнеримской мифологии). Полет на Марс — следующая цель программы Constellation. Римская цифра «V» в названии Ares V ассоциируется с аналогичным индексом в названии ракеты-носителя Saturn V, отправившей к Луне первые пилотируемые экспедиции. Одновременно разрабатывается более легкий носитель Ares I для вывода космического корабля с экипажем на низкую околоземную орбиту. Он тоже имеет «исторического предшественника» — ракету Saturn I.

Аrеs V представляет собой двухступенчатый носитель, способный выводить на низкую орбиту вокруг Земли полезную нагрузку массой до 188 тонн или доставлять 71 тонну грузов на Луну. Его первая ступень компонуется из двух модернизированных твердотопливных ускорителей многоразового использования (ТТУ) — «наследия» системы Space Shuttle — и центрального блока, состоящего из баков с жидким кислородом и жидким водородом и оснащенного пятью или шестью ракетными двигателями RS-68. При создании первой ступени Ares V будет использована технология, по которой сегодня конструируются внешние топливные баки «шаттла».

Два твердотопливных ускорителя крепятся с обеих сторон к центральному блоку первой ступени, сконструированному по аналогии со ступенью ракеты-носителя Saturn V. На него с помощью специального адаптера сверху устанавливается вторая ступень ракеты Ares V. Это уже принципиально новая разработка: она будет оснащена ракетным двигателем J-2X. На самом верху второй ступени, под защитным обтекателем, разместится лунный модуль. Его можно заменить другой сравнимой по массе полезной нагрузкой, что позволяет осуществлять непилотируемые (чисто грузовые) миссии.

Основная задача ракеты-носителя Ares I — вывод на околоземную орбиту пилотируемого космического корабля Orion. Ее полезная нагрузка будет достигать 24,95 тонн. Беспилотный вариант носителя предполагают использовать для снабжения Международной космической станции, а также для вывода на орбиту грузов, предназначенных для лунных экспедиций.

Ares I состоит из двух последовательно соединенных ступеней, агрегатного отсека, пилотируемого корабля и системы аварийного спасения экипажа. В качестве первой ступени задействуют все тот же модернизированный «шаттловский» ТТУ. Верхняя часть ускорителя будет полностью переработана и приспособлена для соединения со второй ступенью носителя. Между ними расположится механизм разделения ступеней на стадии выхода на орбиту. На второй ступени установят ракетные двигатели J-2X (такие же, как на второй ступени Ares V).

В принципе, в США уже есть ракеты-носители похожей мощности Delta IV и Atlas 5, «обходящиеся» исключительно двигателями на жидком топливе. Поэтому Ares I, кроме прочего, нужен для того, чтобы не утратить технологии производства твердотопливных ускорителей после окончания программы Space Shuttle.

Лунная экспедиция

Схема будущих полетов к Луне объединяет метод «встречи на лунной орбите» со «встречей на околоземной орбите», при этом лунный модуль и пилотируемый корабль запускаются с Земли разными носителями. Такой вариант рассматривался и для программы Apollo, но для технологии 60-х годов он оказался слишком сложным. Теперь типичная миссия начнется со старта ракеты Ares V, единственной нагрузкой которой будет лунный модуль. Примерно через 2 минуты полета отстреливаются отработанные ускорители, еще через несколько минут прекращает работу и отделяется первая ступень, сбрасывается головной обтекатель. Включается двигатель второй ступени, которая выводит лунный модуль на околоземную орбиту, частично выработав содержащееся в ее баках топливо. Ступень сможет оставаться на орбите до двух недель (первоначально предполагался даже 90-дневный срок), после чего из баков орбитальной связки «вторая ступень — лунный модуль» испарится слишком большое количество криогенного топлива, и его остатков будет недостаточно для полета к естественному спутнику Земли. Стартовые окна повторяются каждые четыре дня, так что у руководителей миссии имеется три возможности для пуска ракеты Ares I с кораблем Orion.

Выведенный на околоземную орбиту пилотируемый корабль стыкуется с лунным модулем, после чего снова включаются двигатели второй ступени Ares V, отправляющей весь комплекс на траекторию перелета к Луне. Сообщив ему требуемую скорость, ступень отстреливается. Во время облета Луны (над обратной стороной нашего естественного спутника) осуществляется торможение пилотируемой связки примерно на 1 км/с с помощью двигателей лунного модуля. После соответствующих приготовлений в него переходят все четыре члена экипажа и отстыковываются, оставив орбитальный корабль в беспилотном режиме на селеноцентрической орбите (в ходе предыдущих экспедиций на Луну спускались только два человека, оставляя третьего члена экипажа в орбитальном модуле). Снова включаются двигатели посадочной ступени, которые переводят лунный корабль на траекторию снижения и обеспечивают прилунение. В течение нескольких дней астронавты совершают выходы на поверхность, занимаются исследованиями, а в дальнейшем — строительством лунной базы.

Возвращение на Землю происходит аналогично тому, как это было в миссиях Apollo: взлетная ступень стартует, используя посадочную ступень в качестве стартовой площадки (в перспективе она может стать частью конструкции обитаемой базы), выходит на орбиту, где сближается и стыкуется с орбитальным модулем. Астронавты переходят в него, отстреливают ненужную более взлетную ступень и вскоре отправляются к родной планете, используя для разгона топливо орбитального корабля. При подлете к Земле корабль разделяется. Служебный отсек сгорает в атмосфере, а спускаемый аппарат входит в нее со скоростью, близкой ко второй космической, производит аэродинамическое торможение и совершает управляемый спуск. На финальном участке срабатывает парашютная система, опускающая корабль на водную (в случае крайней необходимости — на твердую) поверхность.

***

Программа Constellation в том виде, в котором она была сформулирована в 2005 г., требовала ежегодного финансирования на уровне $8,5 млрд. начиная с 2012 финансового года и 10 млрд. — начиная с 2017 финансового года, а всего за 15 лет (2006-2020 ф.г.) на нее предполагалось потратить $108 млрд. Но в данный момент NASA располагает на четверть меньшей суммой ($81,5 млрд.), что делает коррекцию существующей программы неизбежной. Ее реализация в заявленные сроки (РН Ares I и пилотируемый корабль Orion в 2015 г., РН Ares V в 2019 г., возвращение на Луну в 2020 г.) уже невозможна. Требуются либо более значительные средства при тех же сроках, либо же больше времени при финансировании в меньших объемах, причем в последнем случае суммарная стоимость программы окажется больше, чем в случае ее реализации по оптимальному графику.

Судьба «Созвездия» также в значительной степени зависит от развития мирового финансового кризиса, успехов (или, наоборот, просчетов) новой американской администрации и множества других факторов. Однако, судя по всему, граждане США в основной своей массе отнеслись к задачам новой космической программы вполне серьезно, а это позволяет надеяться, что в начале 20-х годов текущего века человечество вернется на Луну — и теперь уже надолго.

 

Дмитрий Рогозин

« Предыдущая — След.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: