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

Ярчайшая Ярчайшая

О самой яркой звезде ночного неба — Сириусе

Наука и жизнь
Актер из «Гарри Поттера» — профессиональный боец ММА: ушел в спорт после съемок и уже дважды победил Актер из «Гарри Поттера» — профессиональный боец ММА: ушел в спорт после съемок и уже дважды победил

Десять очков «Слизерину»!

Maxim
Крутятся диски Крутятся диски

Утилизация отработавшей свое компьютерной техники оказалась выгодным делом

Наука
Что делать, если выворачивается каре: лучшие пути спасения испорченной стрижки Что делать, если выворачивается каре: лучшие пути спасения испорченной стрижки

После стрижки каре смотрится совсем не так, как ты задумала?

VOICE
Репортёр без границ Репортёр без границ

Роберт Капа дал сам себе задание рассказывать об аде, созданном человеком

Дилетант
Что делать, если ребенок упрям? Советы из 1956 года Что делать, если ребенок упрям? Советы из 1956 года

Как побороть упрямство ребенка?

Psychologies
Ледяные колокольчики Ледяные колокольчики

Что это за ледяные колокольчики, в изрядном числе свисающие над водой?

Наука и жизнь
Ученые впервые увидели свет древнейших галактик, родившихся через миллиард лет после Большого Взрыва Ученые впервые увидели свет древнейших галактик, родившихся через миллиард лет после Большого Взрыва

Само собой разумеется, что вокруг квазаров могут быть галактики

ТехИнсайдер
Голубиные мозговые желудочки наполнились ликвором во время медленного сна Голубиные мозговые желудочки наполнились ликвором во время медленного сна

Мозг голубей способен очищаться от ненужных метаболитов

N+1
99 способов самоподдержки от смелого психолога Екатерины Сигитовой 99 способов самоподдержки от смелого психолога Екатерины Сигитовой

Список, который вам поможет радоваться жизни каждый день!

Psychologies
«Подсознание: великолепная история человечества» «Подсознание: великолепная история человечества»

Как сны формируют наш мир и нас самих

N+1
Высокочувствительные люди: кто они и как жить с этой особенностью? Высокочувствительные люди: кто они и как жить с этой особенностью?

Гайд по поведению высокочувствительных людей

Правила жизни
Riot Grrrl: как панк-музыка объединила женщин против патриархата Riot Grrrl: как панк-музыка объединила женщин против патриархата

Вспоминаем историю Riot Grrrl и рассказываем, о чем они пели в своих песнях

Forbes
Культовые кроссовки, выпуск 13: история adidas Micropacer — тренировочной модели, опередившей свое время Культовые кроссовки, выпуск 13: история adidas Micropacer — тренировочной модели, опередившей свое время

Рассказываем о самой футуристической модели кроссовок adidas

Правила жизни
Советский кутюр: история пяти культовых платьев и их создательниц Советский кутюр: история пяти культовых платьев и их создательниц

Самые известные советские платья: футуристичный Октябрь и африканские мотивы

Forbes
«Цель — привлечь новых инвесторов и заинтересовать туристов» «Цель — привлечь новых инвесторов и заинтересовать туристов»

Калужская область, безусловно, привлекательна для туриста

РБК
Как вкатиться в раздельный сбор мусора. Первые шаги, частые ошибки и лайфхаки Как вкатиться в раздельный сбор мусора. Первые шаги, частые ошибки и лайфхаки

Елена Михайлова рассказывает, как и зачем начать раздельный сбор отходов

Inc.
Что можно есть ночью, если ты не можешь уснуть и умираешь с голоду: большой список от диетологов Что можно есть ночью, если ты не можешь уснуть и умираешь с голоду: большой список от диетологов

Держи список блюд и продуктов, которыми можно перекусить посреди ночи

VOICE
Он шантажом заставлял Софью рожать все чаще и чаще: жуткие факты из жизни Льва Толстого Он шантажом заставлял Софью рожать все чаще и чаще: жуткие факты из жизни Льва Толстого

Софья и Лев Толстой познакомились, когда ей было 18, а ему 34

ТехИнсайдер
Зеркало эмоций: что тело говорит о чувствах — выполните полезное упражнение Зеркало эмоций: что тело говорит о чувствах — выполните полезное упражнение

Как научиться жить в гармонии со своим телом и чувствами?

Psychologies
В поисках уральского времени В поисках уральского времени

Владимир Селезнев: искусство горизонтальных отношений

Weekend
Биполярное расстройство и творчество: как они связаны Биполярное расстройство и творчество: как они связаны

Люди с биполярным расстройством личности более креативны

Psychologies
В Англии есть специальное кладбище для ампутированных конечностей. Пугающе интересно! В Англии есть специальное кладбище для ампутированных конечностей. Пугающе интересно!

Куда люди могут девать свои ампутированные конечности

ТехИнсайдер
Бес штрафа. На каких федеральных трассах больше всего камер Бес штрафа. На каких федеральных трассах больше всего камер

На каких трассах легче всего получить штраф с камер и что они фиксируют

РБК
Перенос вагинальной микробиоты детям после кесарева сечения улучшил их нервно-психическое развитие Перенос вагинальной микробиоты детям после кесарева сечения улучшил их нервно-психическое развитие

Перенос вагинальной микробиоты детям улучшил их нервно-психическое развитие

N+1
Самые уязвимые: как стигма в обществе влияет на женщин с ментальными расстройствами Самые уязвимые: как стигма в обществе влияет на женщин с ментальными расстройствами

Как стигматизация повышает уязвимость женщин с ментальными расстройствами

Forbes
Директор музыкальной экосистемы и департамента видеоконтента VK Николай Дуксин: В сфере развлечений нет «вчерашних» заслуг Директор музыкальной экосистемы и департамента видеоконтента VK Николай Дуксин: В сфере развлечений нет «вчерашних» заслуг

Директором музыкальной экосистемы VK Николай Дуксин — о музыке и артистах

СНОБ
Нужно ли запрещать людям душиться перед походом ресторан? Вот где начали экспериментировать Нужно ли запрещать людям душиться перед походом ресторан? Вот где начали экспериментировать

Действительно ли запахи могут испортить удовольствие от еды?

ТехИнсайдер
Не повод для знакомства: радости и горести секса без обязательств Не повод для знакомства: радости и горести секса без обязательств

Наша колумнистка Марта Кетро рассказывает об особенностях "только секса"

VOICE
Мечтают о деньгах и славе: куда пойдут учиться дети Волочковой, Глюкозы, Децла и других звезд Мечтают о деньгах и славе: куда пойдут учиться дети Волочковой, Глюкозы, Децла и других звезд

Повзрослевшим детям звезд предстоит выбрать жизненный путь

VOICE
Открыть в приложении