В 2021 году должна состояться первая миссия по американской лунной программе «Артемида». Сверхтяжелая ракета-носитель SLS запустит в космос новый пилотируемый корабль «Орион», который должен будет в беспилотном режиме облететь Луну и вернуться на Землю. Вместе с ним к Луне отправится несколько малых научно-исследовательских спутников. Среди них – Lunar Flashlight, кубсат, предназначенный для поисков водяного льда на Луне.

В перспективе люди смогут использовать водяной лед для снабжения лунной базы водой и кислородом и для производства ракетного топлива.

Долгое время ученые считали, что на Луне нет водяного льда: в условиях температуры и давления на лунной поверхности он должен быстро сублимировать. Однако позднее несколько исследовательских миссий подтвердили, что в постоянно затененных кратерах вблизи полюсов Луны и на небольшой глубине под поверхностью присутствуют молекулы воды. Так, нейтронный детектор LEND на спутнике Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) построил карту присутствия льда на Луне на глубине от нескольких сантиметров до первых метров. Собранные им данные показали концентрацию воды до 1% массы.

В 2009 году космический аппарат LCROSS замерил концентрацию частиц воды в облаке пыли, которое поднялось после сброса на Луну разгонного блока «Центавр». В результате исследования ученые установили, что в первых нескольких десятках метров от поверхности в точке сброса концентрация воды достигает 5-7%. Вместе с водой были зафиксированы летучие вещества, которые обычной свойственны кометам. Это подтвердило гипотезу о кометном происхождении льда на Луне.

Индийский научный спутник Луны «Чандраян-1» (Chandrayaan 1) также занимался поисками льда, замеряя альбедо (способность отражать свет) поверхности Луны, т. к. альбедо льда и реголита существенно различаются. Между построенной им картой распространения льда на поверхности Луны и картой LRO, которая показывает распространение льда под поверхностью, есть существенные различия. Кроме того, «Чандраян-1» не мог заглянуть в затененные кратеры, а изменение альбедо реголита на освещенных участках лунной поверхности не обязательно отражает присутствие там льда.

Таким образом, если существование льда на Луне подтверждено, то вопросы о его минеральной форме и глубине залегания остаются открытыми.

Спутник Lunar Flashlight будет использовать для поисков воды на Луне два метода. Первый – изучение альбедо поверхности Луны. Но основной метод – это активная спектрография. Космический аппарат будет оборудован инфракрасными лазерными излучателями, которые смогут подсвечивать поверхность Луны, и детекторами, способными фиксировать отраженный сигнал. Разница между спектрами поглощения ледяного льда и сухого реголита легко фиксируется, а потому Lunar Flashlight сможет напрямую определить присутствие или отсутствие льда в затененных кратерах на поверхности Луны.

С высоты 20 км лазер будет создавать пятно на поверхности диаметром 35 м. Лазерная установка будет работать по 2-3 минуты в точке сближения с Луной. В рабочем режиме четыре излучателя будут включаться попеременно на 1-6 мс каждый с последующей паузой на 1-6 мс, при которой все лазеры будут отключены. Масштаб фиксирования льда составит 10 км вдоль траектории полета космического аппарата и 35 м в поперечнике полосы.

Lunar Flashlight представляет собой шестимодульный кубсат (6U) общей массой около 14 кг. Двигательная установка, необходимая для перелета к Луне и коррекций орбиты, будет использовать экспериментальное слаботоксичное топливо (LMP-103S/LT или AF-315M), разработанное Центром космических полетов НАСА им. Маршалла. Разработчики заверяют, что по эффективности оно на 25% превосходит гидразин. На космическом аппарате будет установлено четыре двигателя тягой 100 мН (0,01 кгс) каждый. Система обеспечения теплового режима предполагает пассивное охлаждение и активный нагрев аппарата.

Перелет к Луне спутник Lunar Flashlight осуществит самостоятельно. Он отделится от корабля «Орион» на высоте 36 тысяч км над поверхностью Земли. Дорога к Луне займет у него более полугода. За это время он трижды облетит Землю и Луну. После 190 суток в космосе аппарат выйдет на близкую к прямолинейной гало-орбиту Луны с периселением 15 км (+/- 5 км) и с периодом обращения 7 суток. Такая орбита является неустойчивой, а потому на каждом витке Lunar Flashlight придется задействовать двигательную установку для поддержания орбиты.

Сбор данных будет вестись при сближении космического аппарата с Луной. Базовая миссия Lunar Flashlight рассчитана 10 витков вокруг спутника Земли, т. е. около двух месяцев работы. Если запасы топлива позволят, то сбор данных будет продолжен и после окончания этого периода.

В конце жизни микроспутник ждет управляемое сведение и падение на Луну вблизи ее южного полюса.

Ученые рассчитывают, что данные, собранные Lunar Flashlight, позволят сопоставить между собой результаты исследований лунного льда, собранные другими космическими аппаратами до него.

Ссылка: ieeexplore.ieee.org

Обсудить

 

Компания SpaceX продолжает экспериментальную отработку своей сверхтяжелой многоразовой ракетно-космической системы Super Heavy/Starship. Она состоит из многоразового ускорителя Super Heavy, который после отделения будет выполнять вертикальную реактивную посадку, и второй ступени, которая, одновременно, играет роль космического корабля – Starship. За один запуск SH/Starship сможет доставлять на орбиту 100 т и возвращать на Землю 50 т грузов. Диаметр обеих ступеней составляет 9 м.

Основные усилия SpaceX в последний год сосредоточены на создании корабля Starship. Работа ведется итерационным методом: SpaceX один за другим создает все более совершенные прототипы, которые должны постепенно приблизить ее к орбитальному полету. Создание текущего прототипа, Starship SN4, заняло около четырех недель. Сейчас рабочие уже приступили к постройке Starship SN5.

Экспериментальный аппарат Starship SN4 представляет собой два топливных бака образующие с боковыми стенками единый цилиндр, с двигательным отсеком. У него отсутствует головной обтекатель и нет двигателя. 23 апреля прототип был установлен на тестовом стенде. Вчера оба бака успешно были заправлены азотом нормальной температуры, а сегодня ночью состоялась заправка охлажденным азотом. При заправке было достигнуто давление 4,9 атм. Это меньше, чем при испытаниях предыдущих прототипов.

Starship SN4 стал первым полноразмерным прототипом, который успешно прошел криогенные заправочные испытания. До него SpaceX на своей площадке в Бока-Чика построила прототипы Mk1, SN1 и SN3, но все они разрушились в ходе криогенных испытаний. SN2 прошел их успешно, но он состоял лишь из одной секции с малым топливным баком.

Примечательно, что Starship SN3 был уничтожен в результате ошибок, допущенных в процедуре заправки, а не из-за некачественных сварочных швов, как аппараты до него. Понижение давления в нижнем кислородном баке SN3 привело к потере прочности, и он не выдержал веса верхнего заправленного метанового бака.

Планы SpaceX на дальнейшее использование Starship SN4 изменились. На него будет установлен только один двигатель Raptor вместо трех, и высотных полетов этот аппарат выполнять не будет. Он пройдет статические огневые испытания – по словам Илона Маска, они могут состояться уже на этой неделе. После этого Starship SN4 выполнит «подскок» на высоту до 150 м.

Если планы SpaceX вновь не будут пересмотрены, три двигателя Raptor будут установлены на следующий прототип, Starship SN5. Крылья, которые позволят выполнять аэродинамическое возвращение с большой высоты, получит прототип SN5 или уже SN6.

Ссылка: nasaspaceflight.com

Обсудить

 

1. В Южной Корее завершили огневые испытания первого двигателя для ракеты KSLV-2.

Двигатель KRE-075 для первой ступени южнокорейской ракеты KSLV-2 (Nari) успешно прошел огневые стендовые испытания. KRE-075 использует в качестве топлива сжиженный кислород и авиационный керосин. Его удельный импульс составляет 289 с в вакууме (262 с на уровне моря). Тяга одного двигателя — 66,6 т.

KSLV-2 – трехступенчатая ракета. На ее первой ступени будет установлено четыре двигателя KRE-075, на второй – один такой же двигатель в вакуумной модификации. На третьей ступени будет стоять двигатель KRE-007, также использующий топливную пару кислород-керосин.

KSLV-2 сможет вывести до 1,5 т полезной нагрузки на орбиту высотой 600-800 км или до 2,6 т на 300-километровую орбиту. Первый пуск должен состояться в феврале 2021 года.

2. Компания S7 заморозила проект «Морской старт».

S7 не планирует заниматься восстановлением работы плавучего космодрома «Морской старт» (Sea Launch) после его перевода из Калифорнийского порта Лонг-Бич в порт Славянка на Дальнем Востоке. Об этом заявил владелец S7 Владислав Филев в интервью газете «Коммерсант». «Сегодня у нас нет возможности чем-то заниматься, поэтому мы программу пока заморозили до лучших времен». – сказал он. Также Филев пожаловался на то, что перевод судов «Морского старта» в Россию не позволит сэкономить на их содержании. Полностью интервью можно прочитать здесь.

3. Топливный отсек прототипа Starship SN4 установлен на тестовом стенде.

Вчера работники компании SpaceX переместили топливную секцию прототипа сверхтяжелого многоразового корабля Starship SN4 на стенд для проведения заправочных испытаний. На первом этапе, который можно ожидать в ближайшие дни, прототипу предстоит пройти через некриогенную заправку. Если тест окажется успешным, оба бака Starship SN4 будут заправлены охлажденным азотом. Именно на этом этапе 3 апреля произошло разрушение предыдущего прототипа, Starship SN3.

На SN4 не был установлен ранее изготовленный головной обтекатель. Он необходим, если этот аппарат, как и планировала SpaceX, будет использоваться для «прыжка» на высоту до 20 км. Возможно, компания скорректировала планы, и Starship SN4 будет использоваться только для статических огневых испытаний и прыжков на высоту до 100 метров. Можно также предположить, что SpaceX просто не хочет рисковать обтекателем сейчас, и он будет установлен на Starship SN4 после заправочных испытаний. В пользу этой версии говорит тот факт, что на стенку прототипа были наклеены несколько плиток теплозащитного покрытия: по всей вероятности, SpaceX хочет проверить их характеристики в полете.

Одновременно с этим, на сборочной площадке в Бока-Чика началась постройка следующего корабля – Starship SN5. Сборка одного прототипа сейчас занимает у SpaceX 3-4 недели.

Космическая лента

Обсудить

 

Одной из самых амбициозных исследовательских миссий НАСА в следующем десятилетии станет доставка образцов грунта с поверхности Марса на Землю. Предполагается, что на решение этой задачи уйдет 11 лет, для нее потребуется три космических аппарата.

Подготовка к доставке марсианского грунта на Землю начнется уже в этом году вместе с запуском марсохода Perseverance («Настойчивость»). Марсоход доберется до соседней планеты в феврале 2021 года и проработает там не менее двух лет. Перемещаясь по поверхности планеты, Perseverance будет отбирать заинтересовавшие ученых образцы грунта, упаковывать их в герметичные трубки и оставлять на пути следования.

Следующие два запуска состоятся в 2026 году. Один из них доставит на орбиту планеты транспортный модуль ERO (Earth Return Orbiter). За его разработку отвечает Европейское космическое агентство, но оборудование для космического аппарата предоставит НАСА. Вторым запуском на Марс будет отправлен посадочный аппарат SRL (Sample Retrieval Lander, «Посадочный аппарат для возврата образца») со взлетной ракетой и малым марсоходом. Этот марсоход также будет построен в Европе.

SRL выполнит посадку на Марс в 2027 году в кратере Джезеро вблизи района работы марсохода Perseverance. Малый европейский марсоход спустится с него, соберет образцы пород, оставленные предыдущим марсоходом, и доставит их к посадочной станции. При помощи роботизированной руки-манипулятора трубки будут перемещены во взлетную ракету, установленную на SRL.

Особое внимание при подготовке миссии будет уделено изоляции образцов. Задача усложняется тем, что на этот раз ученым нужно не только избежать загрязнения образцов земным веществом: вторая задача – избежать загрязнения Земли веществом, прибывшим с Марса.

Инженеры Центра космических полетов им. Маршалла рассмотрели несколько вариантов марсианской ракеты, которая должна доставить собранные образцы на орбиту. На одном из этапов они предполагали сделать одноступенчатую ракету с гибридным топливом (твердое горючее, жидкий окислитель), но в конце концов отказались от нее в пользу двухступенчатой твердотопливной ракеты. Ее высота составит 2,8 м, диаметр – 57 см, стартовая масса – не более 400 кг. Ракета будет способна доставить на орбиту Марса 14-16 кг образцов грунта.

Европейский транспортный модуль ERO будет отвечать за ретрансляцию сигнала с марсианской посадочной станции на Землю и обратно. Спутник будет оборудован электрореактивной двигательной установкой. Он использует ее, чтобы снизить рабочую орбиту перед стыковкой со взлетевшей с Марса ракетой.

Ракета стартует с Марса в середине 2029 года. Головная часть ракеты состыкуется на орбите со спутником ERO, образцы грунта будут стерилизованы и перемещены в возвращаемую капсулу, и ERO начнет перелет на Землю. Капсула с собранными образцами марсианского грунта должна приземлиться в штате Юта в 2031 году.

Инженеры не планируют применять парашют для торможения возвращаемой капсулы. Это решение связано с тем, что в случае отказа парашюта капсула разбилась бы и спровоцировала загрязнение Земли марсианским грунтом. Вместо этого капсула будет спроектирована таким образом, чтобы выдерживать высокоскоростной пролет через атмосферу и удар о поверхность Земли.

Суммарные затраты на доставку грунта с Марса оцениваются в $7 млрд.

Ссылка: spaceflightnow.com

Обсудить

В воскресном интервью «Комсомольской правде» генеральный директор Роскосмоса Дмитрий Рогозин раскритиковал компанию SpaceX в целом и многоразовое использований ракет-носителей в частности. В этом нет ничего нового. Взгляды Рогозина известны давно, они обсуждались и критиковались тоже неоднократно. Проблема же заключается в том, что, в силу принятой схемы управления отраслью, личные взгляды Рогозина – человека, как мы все помним, не имеющего профильного образования, – оказывают сильное влияние на всю стратегию российской космонавтики.

В своем интервью глава Роскосмоса выдвинул три утверждения. Во-первых, он считает, что стоимость ракеты Falcon 9 компании SpaceX для государственных заказчиков превышает ее цену на рынке в три-четыре раза. Во-вторых, повышенную стоимость госконтрактов Рогозин называет демпингом. В-третьих, утверждается, что многоразовое использование ракет Falcon 9 не дает той экономии, о которой заявляет SpaceX, а межполетное обслуживание требует больших ресурсов.

Первые два заявления требуют развернутого ответа. Информация о контрактах НАСА и Пентагона находится в открытом доступе, поэтому мы знаем точно, сколько они платят за услуги компании SpaceX. Обычно запуск спутника на ракете Falcon 9 обходится государственным ведомствам США в $85-100 млн. В 2018 году ВВС США предложили SpaceX $130 млн за Falcon Heavy. Стоимость контрактов с частными заказчиками оказывается в открытом доступе нечасто, но она приблизительно соответствует публично заявленной цене Falcon 9 – $50 млн. Для Falcon Heavy заявлена цена, в зависимости от количества спасаемых блоков, от $90 до $150 млн. Очевидно, что никакой разницы в 3-4 раза между ценой для государства и ценой для сторонних заказчиков не существует.

Практика более высоких цен при работе с государством не является исключительной для SpaceX. Государственные ведомства США всегда выдвигают дополнительные требования к своим подрядчикам и компенсируют это повышенной стоимостью контрактов. Можно ли считать такой подход скрытым субсидированием? В общем и целом – да. В этом с Рогозиным был солидарен глава французской компании Arianespace Ален Шармо. Однако и Arianespace, и ГКНПЦ им. Хруничева, российский производитель ракет «Протон-М», тоже получают прямые государственные субсидии.

Другой вопрос: можно ли приравнивать получение субсидий к демпингу? Здесь ответ однозначно не в пользу Рогозина. Демпинг – это временное снижение цены ниже рыночной с целью выдавливание конкурентов. Он не имеет никакого отношения к субсидированию.

При выходе на рынок SpaceX действительно предложила цену ниже, чем у остальных компаний, однако веских оснований считать это демпингом нет, поскольку не существует устоявшейся рыночной цены. Рынок космических запусков в целом является достаточно монополизированным и функционирует не на чистых рыночных механизмах, поскольку основным заказчиком являются государства, широко распространены субсидии, большинство заказчиков по возможности делает ставку на использование национальных ракет носителей. В результате, цена контрактов на запуск одинаковых спутников может различаться в разы.

Более того, после выдавливания с рынка ILS, предлагающей запуски на «Протонах-М», SpaceX не подняла цену. Наоборот, с началом повторного использования ракет цена продолжила снижаться. Поскольку для окупаемости многоразовых ракет им требуется многократное повторное использование, можно предполагать, что целью удешевления пусков является не вытеснение конкурентов – они уже исчезли, – а общее расширение рынка за счет привлечения новых покупателей.

Falcon 9 действительно оказалась дешевле своих конкурентов, и Рогозин прав, когда утверждает, что это не заслуга многоразовости. Правда в том, что SpaceX смогла создать эффективное производство, в отличие от Центра им. Хруничева, который оставался убыточным, даже продавая «Протоны-М» по $100 млн.

Скепсис Рогозина относительно многоразового использования ракет-носителей основан старых исследованиях. В частности, научно-исследовательские работы «МРКС» (Многоразовые ракетно-космические системы) и «МРКС-2», проводившиеся 5-15 лет назад, утверждают, что добиться окупаемости таких ракет будет сложно. Отсюда же исходит и заявление о дороговизне повторного обслуживания.

Проблема заключается в том, что нельзя на основании одних исследований судить об эффективности других. Российские специалисты не описывали и не анализировали подход SpaceX к многоразовости ракет. Тем не менее, мы знаем, что компания не проводит глубокого межполетного обслуживания первых ступеней Falcon 9, т. е. больших расходов на него не несет. Ступени возвращаются на стартовый стол даже без чистки. Что касается необходимости повторных испытаний двигателей, о которых говорит Рогозин, то статические огневые испытания на стартовой площадке входят в стандартную программу подготовки к пуску всех Falcon 9, включая те, которые летят в первый раз.

Снижение цены Falcon 9 c $62 до $50 млн не доказывает, но указывает на то, что многоразовое использование первых ступеней Falcon 9 действительно помогло SpaceX снизить себестоимость одного пуска. Каких-то весомых причин подозревать представителей SpaceX в обмане у нас нет.

Космическая лента

Обсудить

 

1. Модуль «Наука» отправлен на вакуумные испытания.

На этой неделе были завершены работы с Многофункциональным лабораторным модулем «Наука» в монтажно-испытательном комплексе Центра им. Хруничева. Об этом сообщил Дмитрий Рогозин в своем твиттере.

Согласно утвержденному в 2019 году графику, модуль должен был отправиться на космодром до конца марта 2020 года. Этому помешали затянувшиеся испытания двигательной установки, а также, как отметил сам Рогозин, недочеты, выявленные при испытаниях некого оборудования.

Следующим этапом в подготовке модуля к запуску станут испытания в вакуумной камере, которые займут не менее месяца, Таким образом, МЛМ-У «Наука» отправится на Байконур в конце мая или в июне. Если на космодроме не будет выявлено дополнительных проблем, запуск модуля можно ожидать в первой половине 2021 года.

2. NASA объявит разработчика лунного пилотируемого посадочного аппарата до конца апреля.

Осенью прошлого года американское космическое агентство начало прием заявок на разработку лунного посадочного комплекса для пилотируемой экспедиции на Луну «Артемида-3» в 2024 году. НАСА рассчитывало получить систему, состоящую из трех космических аппаратов: посадочного модуля, взлетной ракеты и межорбитального буксира, который доставлял бы взлетно-посадочный комплекс от орбитальной станции Gateway на низкую орбиту Луны. В перспективе НАСА хотело бы модернизировать взлетную ракету и буксир, сделав их многоразовыми.

Несколько групп и отдельных компаний выдвинули свои предложения НАСА. Первое из них – от компании Blue Origin в союзе с Lockheed Martin, Northrop Grumman и Draper. В этом альянсе Blue Origin отвечает за создание лунной посадочной платформы, Lockheed Martin – за создание пилотируемой взлетной ступени, Northrop Grumman должен построить транспортный буксир, а Draper предоставит авионику.

Вторым участником конкурса, достойным упоминания, стала компания Boeing, Она предложила НАСА полностью пересмотреть схему экспедиции, отказавшись от многокомпонентного комплекса в пользу одного лунного взлетно-посадочного корабля. Для его запуска НАСА потребуется ракета SLS, модернизированная до версии Block 1B. Разработкой и производством SLS занимается Boeing по другой программе НАСА.

Ожидалось, что НАСА в конце марта или начале апреля 2020 года объявит четырех победителей конкурса, из которых впоследствии будут выбраны два, но этого не произошло. По всей вероятности, задержка связана с изменением планов НАСА. 13 марта помощник директора агентства по исследовательским полетам и операциям Дуглас Ловерро сообщил, что из схемы полета на Луну будет исключена стыковка на окололунной станции Gateway. Логичным следствием этого решения станет выбор предложения Boeing, т. к. всем остальным стыковка на станции необходима.

Тем не менее, остальные компании помимо Boeing сохраняют шансы получить хотя бы небольшой первоначальный контракт на проработку концепций своих систем. В перспективе, т. е. после миссии «Артемида-3» в 2024 году, НАСА все-таки надеется создать многоразовую инфраструктуру для полетов на Луну через станцию Gateway.

Космическая лента

Обсудить

1. Космический аппарат OSIRIS-REx пролетел над поверхностью астероида Бенну на рекордно маленькой высоте 125 м. Операция проводилась в рамках подготовки к отбору образца грунта с астероида, которая должна состояться в августе. Во время следующей репетиции OSIRIS-REx коснется поверхности Бенну.

Собранные во время сближения данные, включая фотографии, пока не были обработаны, но предварительный анализ показывает, что запланированные задачи выполнены успешно.

2. Запуск лунной посадочной станции компании Intuitive Machines перенесен на осень 2021 года.

В следующем году на Луну должны отправиться две частные американские посадочные станции, которые были профинансированы НАСА по программе CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Peregrine компании Astrobotic отправится в космос в июне 2021 года в первом пуске новой ракеты-носителя «Вулкан» компании ULA. Аппарат доставит в Озеро Смерти на Луне до 14 приборов НАСА.

Техасская компания Intuitive Machines также намерена запустить свою посадочную станцию Nova-C в 2021 году. Ранее этот запуск был запланирован на июль, но в пресс-релизе от 13 апреля компания сообщила, что он перенесен на октябрь 2021 года. Также было уточнено место посадки: Nova-C приземлится в Долине Шретера в Океане Бурь. Для посадки аппарата по снимкам научного спутника Луны LRO была выбрана ровная 200-метровая площадка.

Космическая лента

Обсудить