Космические модули для посадки луну

Лунный посадочный модуль — Lunar lander

Лунный посадочный модуль или Луны посадочный модуль является космическим аппаратом предназначен для земли на Луне . Лунный модуль « Аполлон» , предназначенный для посадки экипажа из двух человек и возвращения их на орбиту, совершил шесть успешных посадок и взлетов с 1969 по 1972 год.

Требования к конструкции этих спускаемых аппаратов зависят от факторов, налагаемых характеристиками и назначением полезной нагрузки, скоростью полета, требованиями к двигательной силе и ограничениями конфигурации. Другие важные конструктивные факторы включают в себя общие потребности в энергии, продолжительность миссии, тип операций миссии на поверхности Луны и систему жизнеобеспечения при наличии экипажа. Относительно высокая гравитация и отсутствие лунной атмосферы сводят на нет использование аэродинамического торможения , поэтому спускаемый аппарат должен использовать тягу для замедления и достижения мягкой посадки .

Несколько исследований указывают на потенциал как научных, так и технологических выгод от непрерывных исследований лунной поверхности, которые завершатся использованием лунных ресурсов или разработкой необходимых технологий для посадки полезных грузов на другие планеты Солнечной системы .

СОДЕРЖАНИЕ

История

Программа « Луна» представляла собой серию ударных роботов, облетов, орбитальных аппаратов и посадочных устройств, которыми управлял Советский Союз в период с 1958 по 1976 год. « Луна-9» была первым космическим кораблем, совершившим мягкую посадку на Луну 3 февраля 1966 года после 11 неудачных попыток. . Три Лунас вернулся образцы лунного грунта на Землю с 1972 по 1976. Два Лунаса мягкой посадки на Луноход роботизированного лунохода в 1970 и 1973. Луна достигла в общую сложности 7 успешных мягкой посадки, из 27 попыток.

Программа Surveyor Program впервые произвела мягкую посадку Surveyor 1 2 июня 1966 года и успешно произвела мягкую посадку еще четырех, в общей сложности семь попыток до 10 января 1968 года.

LK Lander был разработан для человеческой программы космического полета Советского Союза, но никогда не используется в космосе.

Предлагаемые посадочные места

• Альтаир (космический корабль) , предлагаемый космический корабль для программы Constellation, ранее известный как модуль доступа к лунной поверхности
• Lunar Lander (космическая миссия) , миссия ЕКА по отправке автономного посадочного модуля на Луну
• Lunar Lander Challenge , соревнование по производству аппаратов VTVL с достаточным дельта-v для полета с Луны на орбиту
• Луна-Глоб , программа исследования Луны Федерального космического агентства России
• Lockheed Martin Lunar Lander , предложенный посадочный модуль для лунных миссий в рамках проекта Artemis.
• Посадочный модуль Mighty Eagle (ранее называвшийся NASA Robotic Lunar Lander) — текущая программа НАСА по разработке нового поколения небольших автономных лунных посадочных устройств.
• Проект Морфеус , испытательный стенд программы исследований и разработок НАСА
• XEUS Лунный посадочный модуль, предназначенный для людей, разрабатывается United Launch Alliance и Masten Space Systems.
• Boeing Lunar Lander — это предложение по системе посадки человека для программы НАСАArtemis.
• Blue Origin , Lockheed Martin , Northrop Grumman и Draper Laboratory предложили систему посадки человека для программы НАСАArtemis

Проблемы, уникальные для посадки на Луну

Приземление на любое тело Солнечной системы сопряжено с проблемами, уникальными для этого тела. У Луны относительно большая гравитация по сравнению с гравитацией астероидов или комет — и некоторых других спутников планет — и нет значительной атмосферы. Фактически это означает, что единственный способ спуска и посадки, который может обеспечить достаточную тягу при существующих технологиях, основан на химических ракетах . К тому же на Луне длинный солнечный день . Ландеры будут находиться под прямыми солнечными лучами больше двух недель подряд, а затем в полной темноте еще две недели. Это вызывает серьезные проблемы с терморегулятором.

Отсутствие атмосферы

По состоянию на 2019 год космические зонды приземлились на все три тела, кроме Земли, которые имеют твердые поверхности и атмосферу, достаточно толстую, чтобы сделать возможным аэротормоз: Марс , Венера и спутник Сатурна Титан . Эти зонды смогли использовать атмосферы тел, на которые они приземлились, чтобы замедлить их спуск с помощью парашютов, уменьшив количество топлива, которое им требовалось нести. Это, в свою очередь, позволило посадить на эти тела большие полезные нагрузки при заданном количестве топлива. Например, марсоход Curiosity массой 900 кг был доставлен на Марс аппаратом, имеющим массу (на момент входа в атмосферу Марса) 2400 кг, из которых только 390 кг было топливом. Для сравнения, гораздо более легкий (292 кг) Surveyor 3 приземлился на Луну в 1967 году, использовав почти 700 кг топлива. Однако отсутствие атмосферы устраняет необходимость в установке теплового экрана для посадочного модуля на Луну, а также позволяет не учитывать аэродинамику при проектировании корабля.

Высокая гравитация

Хотя у Луны гораздо меньшая гравитация, чем у Земли, у Луны достаточно высокая сила тяжести, поэтому падение необходимо значительно замедлить. Это контрастирует с астероидом, в котором «посадка» чаще называется «стыковкой» и является скорее вопросом сближения и согласования скорости, чем замедления быстрого спуска.

Поскольку для спуска и посадки используется ракетная техника, гравитация Луны требует использования большего количества топлива, чем требуется для посадки на астероид. Действительно, одним из основных конструктивных ограничений для посадки на Луну программы Apollo была масса (поскольку для посадки большей массы требуется больше топлива), необходимая для приземления и взлета с Луны.

Тепловая среда

На лунную термальную среду влияет продолжительность лунного дня. Температуры могут колебаться от -250 до 120 ° C (от -418,0 до 248,0 ° F) (от лунной ночи до лунного дня). Эти крайности случаются в течение четырнадцати земных дней каждая, поэтому системы терморегулирования должны быть рассчитаны на длительные периоды сильного холода или жары. Большинство приборов космических аппаратов должны находиться в гораздо более строгом диапазоне от -40 до 50 ° C (от -40 до 122 ° F), а для комфорта человека требуется диапазон от 20 до 24 ° C (от 68 до 75 ° F). Это означает, что спускаемый аппарат должен охлаждать и обогревать свои приборы или боевой отсек.

Продолжительность лунной ночи затрудняет использование солнечной электроэнергии для нагрева инструментов, поэтому часто используются ядерные обогреватели.

Этапы посадки

Достижение мягкой посадки является главной целью любого лунного посадочного модуля и отличает посадочные устройства от ударных, которые были первым типом космических кораблей, достигших поверхности Луны.

Для спуска всем лунным посадочным аппаратам требуются ракетные двигатели. Орбитальная скорость вокруг Луны может в зависимости от высоты превышать 1500 м / с. Космические аппараты на траекториях столкновения могут иметь скорость, значительно превышающую эту. В вакууме единственный способ снизить скорость — использовать ракетный двигатель.

Этапы посадки могут включать:

1. Вывод на спускаемую орбиту — космический аппарат выходит на орбиту, благоприятную для окончательного спуска. Эта стадия отсутствовала при ранних попытках приземления, которые начинались не с лунной орбиты. Вместо этого такие миссии начинались по траектории столкновения с Луной.
2. Спуск и торможение — космический корабль запускает двигатели до тех пор, пока он не выйдет на орбиту. Если бы двигатели полностью прекратили работу на этом этапе, космический корабль в конечном итоге столкнулся бы с поверхностью. На этом этапе космический корабль использует свой ракетный двигатель для снижения общей скорости.
3. Окончательный подход — космический корабль почти на месте приземления, и можно сделать окончательную корректировку точного места приземления.
4. Touchdown — космический корабль совершил мягкую посадку на Луну.

Приземление

Посадки на Луну обычно заканчиваются выключением двигателя, когда посадочный модуль находится на несколько футов выше поверхности Луны. Идея состоит в том, что выхлоп двигателя и лунный реголит могут вызвать проблемы, если их отбросить с поверхности на космический корабль, и, таким образом, двигатели отключатся непосредственно перед приземлением. Инженеры должны обеспечить достаточную защиту транспортного средства, чтобы падение без толчков не привело к повреждению.

Первая мягкая посадка на Луну, выполненная советским зондом « Луна-9» , была достигнута путем замедления космического корабля до подходящей скорости и высоты, а затем выброса полезной нагрузки, содержащей научные эксперименты. Полезный груз был остановлен на поверхности Луны с помощью подушек безопасности, которые обеспечивали амортизацию при падении. Луна 13 использовала похожий метод.

Методы подушек безопасности нетипичны. Например, зонд NASA Surveyor 1 , запущенный примерно в то же время, что и Luna 9, не использовал подушку безопасности для окончательного приземления. Вместо этого, после того, как он остановил свою скорость на высоте 3,4 м, он просто упал на поверхность Луны. Чтобы приспособиться к падению, космический корабль был снабжен разрушаемыми компонентами, которые смягчали удар и сохраняли полезную нагрузку в безопасности. Совсем недавно китайский спускаемый аппарат Chang’e 3 использовал аналогичную технику, упав на 4 метра после остановки двигателя. Возможно, самые известные лунные посадочные аппараты программы « Аполлон» были достаточно прочными, чтобы справиться с падением, когда их контактные зонды обнаружили, что посадка неизбежна. Лунный спускаемый аппарат » Аполлона-11 «, например, коснулся поверхности своим зондом на высоте 1,6 м над лунной поверхностью, после чего двигатель был выключен, и космический корабль упал на оставшееся расстояние.

Источник

Что не так с системой посадки модуля Аполлон-11?

Внимание, просьба увести от ваших экранов людей, верующих
в полёты на Луну 50 лет назад на сооружениях, напоминающих шалаши, сараи, курятники и прочие хозпостройки!

Согласно мифу о полётах на Луну 50 лет назад, в июле 1969 года
американские астронавты высадились на Луне, а потом запросто вернулись обратно. Что ж, давайте немного попробуем подумать, если это входит в ваши сегодняшние планы, конечно.
Сегодня я хочу обратить ваше внимание на неприметные, казалось бы, щупы , расположенные на опорах модуля, относящиеся к системе посадки корабля.

Теперь читаем о посадке Аполлона-11 на Луну:
«Как вспоминал Армстронг, на высоте около 9 метров «Орёл» по неизвестной причине начал перемещаться влево и назад. С движением назад справиться удалось, но полностью погасить перемещение влево не получилось. Ещё более замедлять снижение или зависать было нельзя, поскольку топлива оставалось совсем мало, и допустимый лимит времени до прерывания посадки был почти исчерпан (в одном из своих интервью в 2001 году Армстронг вспоминал, что ему хотелось, чтобы эта первая посадка прошла как можно более гладко, но в то же время он знал, что если погасить горизонтальную скорость и выровнять корабль, то можно было падать примерно с высоты 12 метров и даже больше, в условиях слабой лунной гравитации опоры посадочной ступени должны были выдержать удар). Вскоре после того, как Олдрин доложил, что высота 6 м, вертикальная скорость 0,15 м/с, а скорость горизонтального перемещения — 1,2 м/с, Дьюк из Хьюстона предупредил, что остаётся 30 секунд. Через 9 секунд после этого предупреждения Олдрин закричал: «Сигнал контакта!» Это произошло в 20:17:39 UTC 20 июля (102 ч 45 мин 39,9 с полётного времени) . Синий сигнал контакта означал, что лунной поверхности коснулся как минимум один из щупов длиной 1,73 м, которые крепились к трём из четырёх опор (кроме той, где была лестница). Через 1,5 секунды после этого Армстронг заглушил двигатель. На послеполётном опросе он рассказал, что не смог точно определить момента посадки. По его словам, Базз закричал: «Контакт!», но сам он даже не видел загоревшегося сигнала, двигатель работал до самой посадки, потому что она была настолько мягкой, что момент, когда корабль стал на грунт, было сложно определить. После прилунения Армстронг передал Земле: «Хьюстон, говорит База Спокойствия . „Орёл“ сел». Чарльз Дьюк ответил, от волнения оговорившись: «Понял вас, „Свок…“, „Спокойствие“. Вы прилунились. Мы тут все уже было посинели. Теперь мы снова дышим. Спасибо огромное!»»

Что мы имеем по факту?
Лунный модуль имел систему, которая не отключала на высоте около полутора метров двигатель, после касания щупами грунта, а лишь сигнализировала с помощью загоревшейся лампочки экипажу о том, что вот теперь-то как раз и надо выключить двигатель! То есть, получается, инженеры НАСА спроектировали и создали корабль, в котором вместо того ,чтобы по сигналу с щупов, коснувшихся грунта двигатель сам отключался, они сделали такую странную систему, при которой экипаж Аполлона-11 просто пропустил такой важнейший момент, момент посадки, не смог его точно определить. Один закричал, но было уже, по сути, поздно, второй сигнала просто не увидел и выключил двигатель после посадки.
А ведь кроме этого у Аполлона-11 кончалось топливо и экипажу нужно было срочно сажать модуль, маневрировать перед этим, в условиях когда
радар, захватывающий поверхность Луны отключался по техническим причинам. Обстановка и так была , скажем , не очень на борту
и система посадки уж точно должна работать слаженно и безотказно,
не отвлекая экипаж.
Как можно было проектировать систему посадки, при которой
пилот просто не видит, по крайней мере не увидел даже этой горящей лампочки? А как же тренировки? А они вообще были-то, эти тренировки? Зачем нужна такая странная, нелогичная система посадки, которая не дала ни кораблю, ни экипажу абсолютно ничего, кроме загоревшейся лампочки и потерянного времени и топлива? Где были инженеры?
Они купили себе корочки в переходе? Разработкой этой системы посадки
занимались те же люди, которые отправили на Луну людей с невидимой шкалой на объективе и те же люди, которые непонятно зачем, вместо того, чтобы просто положить флаг США в грузовом отсеке героически упаковали его в абсолютно ненужный и утяжеляющий модуль многослойный кожух?
Армстронг выключил двигатель через полторы секунды после посадки. То есть Аполлон-11 просто сел и двигатель отключили уже после посадки.
Понять, что корабль сел можно просто по ощущениям экипажа,
по полной остановке движения модуля, по замершему виду за окном.
Но тогда зачем вообще было городить эти щупы, датчики, лампочки и провода, если сесть, оказывается, можно было и без системы посадки?
Что с системой сигнализирующей о касании щупов, что без неё
астронавты всё равно не успели отключить вовремя двигатель.
Да и слова Армстронга о том, что он не смог точно определить
момент посадки немного странны, а если бы аппарат просто зацепил
какой-либо валун щупом? Ведь сигнал был только с одного щупа.
Корабль бы завалился набок? Ну это я уж совсем нагоняю страха, но такой вариант тоже не исключен ведь на 100 %.
Например Аполлон-14 после посадки вообще несколько секунд тратил топливо впустую.(посадка в конце ролика)

В общем, товарищи, лично у меня складывается впечатление,
что сценарий надо было немного доработать перед тем, как приступать к съёмкам этой киномотовелофотосказки для взрослых.
Система посадки в данном случае выглядит уж совсем непродуманной и оказалась по сути бесполезной.

Внимание!
Статья создана автором исключительно в мракобесно-развлекательных целях !

Оставляйте ваши комментарии о незнании физики аффтаром,
плоской Земле, станции слежения в Крыму, мракобесии, лунном грунте, Гагаринетоженелетавшем и т.д. и т.п.!
До новых встреч!

Источник