Луна глоб космический аппарат

Луна глоб космический аппарат

В НПО имени С. А. Лавочкина продолжается подготовка к запуску автоматической станции «Луна-25», намеченному на октябрь 2021 года. Отраслевой журнал Госкорпорации «Роскосмос» — «Русский космос» поговорил с главным конструктором проекта «Луна-Глоб» Павлом Казмерчуком о текущем статусе работ, планируемой схеме полета, комплектации станции научными приборами и главной задаче миссии.

Недавно в отраслевом испытательном центре Роскосмоса ФКП «НИЦ РКП» (г. Пересвет, Московская область) завершились тепловакуумные испытания теплового макета станции «Луна-25». Во время проверок макет был помещен в огромную вакуумную камеру, где имитировались условия космического полета: практически полная пустота, отраженный свет Земли и Луны, холодный «черный» космос и солнечное излучение. Таким образом, воспроизводились тепловые и световые нагрузки на космический аппарат на всех этапах миссии — от старта до пребывания на поверхности Луны. Во время испытаний велась непрерывная запись всей телеметрической информации (около 600 параметров). Полученные данные позволят разработчикам оценить правильность расчета тепловой математической модели космического аппарата.

По возвращении макета в НПО Лавочкина состоялись атмосферные испытания, моделирующие работу аппарата на техническом комплексе космодрома. По словам главного конструктора станции «Луна-25» Павла Казмерчука, идет этап наземной экспериментальной отработки. В октябре планируется начать испытания вибростатического и электрического макетов. Всего в работе задействовано 16 экспериментальных изделий. По завершении проверок пройдут наземные испытания летного образца, который впоследствии отправится на космодром для запуска.

Станция «Луна-25» состоит из двух основных конструктивных частей

Нижняя часть — посадочное устройство, представляющее собой конструктив с амортизационными посадочными «лапами» — опорами, обеспечивающими мягкое касание поверхности. На нем же закреплена двигательная установка станции, с помощью которой производится коррекция траектории перелета до Луны, торможение при сходе с орбиты и мягкая посадка. Здесь же монтируются топливные баки, манипулятор грунтозаборного устройства, датчики, антенны.
Верхняя часть — негерметичный приборный отсек. На нем находятся панели солнечных батарей, радиатор системы терморегулирования, электронное оборудование станции, научные приборы, источник энергии. Всего на борту станции размещены девять различных научных приборов.

— Павел Владимирович, как идет подготовка к запуску станции «Луна-25»?

— Работы на предприятии идут по графику, и он достаточно жесткий — работаем в две смены. При необходимости используем выходные. Серьезных сбоев нет. У нас есть уверенность, что сборку и подготовку к пуску мы выполним в срок. В августе 2021 года станция будет отправлена на Восточный, а сам запуск намечен на 1 октября 2021 год.

— Какова циклограмма полета станции к Луне?

— Запуск будет произведен с космодрома Восточный ракетой-носителем «Союз 2.1б» с нашим разгонным блоком «Фрегат», который выведет станцию на траекторию полета к Луне. Перелет по штатной программе составит от 4,5 до 5,5 суток в зависимости от конкретной даты пуска. Во время перелета с помощью двигательной установки станции будет проведено две коррекции, и после отработки тормозного импульса «Луна-25» выйдет на лунную полярную орбиту. По ней летаем от трех до семи суток, в течение которых должны быть выполнены тщательные траекторные измерения для формирования предпосадочной орбиты.

Далее двигательная установка станции сведет ее с орбиты и обеспечит практически нулевую скорость в момент посадки. Это должно произойти не позднее 12 дней с даты старта. Для посадки наши коллеги в Российской академии наук выбрали две точки: основная — к северу от кратера Богуславский и резервная — к юго-западу от кратера Манцини. Каждое место посадки имеет вид эллипса 30×15 км с уклонами не более 15° и камнями не более 150 мм.

Знакомым курсом

Название «Луна-25» планируемой миссии подчеркивает преемственность по отношению к советской серии исследований Луны, завершенной в далеком 1976 году.
Среди задач первой российской лунной миссии — исследование полярного района естественного спутника Земли, отработка технологии посадки и летные испытания бортовой аппаратуры.
«Луна-25» станет своего рода первопроходцем, и от ее результатов во многом будут зависеть следующие шаги по изучению Селены. Аппарат направится к южному полюсу земного спутника: запланированная посадка в приполярной области станет первой в мире.

— В чем принципиальные отличия «Луны-25» от советских лунных станций?

— Есть два основных отличия. Первое: советские лунные станции осуществляли посадку в экваториальной зоне, а наша станция впервые будет садиться у южного полюса. Это значительно труднее из-за более сложного рельефа местности: там скалы, большие камни, поэтому выбор площадки для посадки — важная научная задача. Сложность еще в том, что, кроме рельефа, надо учитывать много других факторов: в месте прилунения должна быть большая вероятность наличия льда, должны соблюдаться требуемые условия освещенности и радиосвязи.

Второе принципиальное отличие: приборный корпус у нас негерметичный. Это позволяет уменьшить вес конструкции и тем самым дать дополнительную массу для научных приборов.

— А как же с обеспечением температурного режима, необходимого для приборов?

— Основные приборы и устройства размещены на термостабилизационной панели. Во время лунного дня излишнее тепло отводится в космос специальными радиаторами. А лунной ночью избежать замерзания помогут радиоизотопные источники тепла.

— Будет ли корректироваться траектория во время посадки?

— Нет, во время посадки «Луны-25» такая операция не предусмотрена. Это будет реализовано на следующей посадочной лунной станции — «Луне-27». Тогда будет возможность автоматического анализа рельефа, и при необходимости можно будет скорректировать траекторию спуска для посадки в безопасном районе.

Доверяй, но проверяй

Прежде чем запустить станцию к Луне, создают несколько макетов. На одном отрабатывается технология сборки аппарата, на другом — совместимость конструктивных элементов, на третьем проверяется работа электрических приборов и систем и т.д. На макетах также испытывают воздействие на аппарат вибраций при транспортировке и выведении на орбиту. Есть макет для проверки эффективности теплозащитного покрытия, обеспечивающего работу приборов в лунный день (при нагреве) и в мороз лунной ночью.
Все изменения по результатам испытаний вносятся в конструкцию летного экземпляра станции. И по окончании проверок он стартует в космос.

— Какие научные приборы будут установлены на аппарате?

— Всего на станции девять приборов. Все они российского производства, за исключением «Пилота-Д». Это часть зарубежного прибора, который готовится в полном сборе для установки на следую­щую посадочную станцию. В полете на «Луне-25» он пройдет предварительные испытания.

Комплект научных приборов (его масса около 30 кг) имеет большой спектр задач. Главная, пожалуй, это исследование грунта контактным методом. Для этого есть манипуляторный комплекс, обеспечивающий забор лунной породы ковшом с глубины 15–30 см и перекладку ее в специальный прибор-анализатор. Состав реголита определим на месте. Цель — подтвердить наличие воды, которая была обнаружена косвенными методами. Это очень важно для последующего освоения Луны, так как вода — ценнейший ресурс. Если ее наличие будет установлено, это откроет возможность построения обитаемых лунных баз.

Помимо научных приборов, на аппарате будут установлены восемь камер, и мы будем получать изображения во время посадки и после посадки.

— Какова степень готовности научных приборов?

— Все научные приборы уже поставлены на предприятие, часть из них уже установлена на летный аппарат.

— Сформулируйте, пожалуйста, главную задачу станции «Луна-25».

— Главная задача — отработка технологии мягкой посадки, чего мы не делали с 1976 года (полагаю, мы с ней справимся). Вслед за этой станцией к Луне пойдут более сложные космические аппараты, и мы займем достойное место в освоении Луны.

Источник

Общее описание и план полета

Миссия состоит из четырех составляющих: космический аппарат «Луна-25», ракетно-космический комплекс, наземный комплекс управления и наземный научный комплекс. Ниже речь идет о космическом аппарате. Его основные характеристики приведены в таблице.

* – включая руку-манипулятор и служебную телесистему

** – данное значение было приведено до сокращения числа научных приборов

Космический аппарат будет запущен с космодрома Байконур на ракете-носителе Союз-2.1б с разгонным блоком «Фрегат». Ракета выведет аппарат на незамкнутую опорную орбиту. После краткой фразы пассивного полета разгонный блок двумя включениями двигательной установки направит спутник на траекторию перелета к Луне и отделится.

Этап полета от старта до прибытия к Луне займет 5 суток. Прибыв к спутнику Земли, аппарат затормозит при помощи собственной двигательной установки и выйдет на круговую околополярную орбиту высотой 100 км. После этого он проведет измерение фактических параметров орбиты и выполнит один или два маневра для формирования посадочной орбиты с перицентром высотой 12-18 км и апоцентром высотой 90-110 км. Перицентр должен находиться над местом будущей посадки с погрешностью не более 7° по истинной аномалии. По техническим причинам допускается существование аппарата на орбите искусственного спутника Луны сроком от 4 до 7 суток.

На восьми витках посадочной орбиты планируется серия измерений (4-6 интервалов) для уточнения орбитальных параметров и расчета полетного задания.

На конец декабря 2016 года выбрано одно основное и два резервных места посадки, а точный район должен быть утвержден учеными (т. е. ИКИ РАН) в 2017 году. Тем не менее, есть свои требования и у разработчиков посадочного аппарата. В частности, имеет значение высота Солнца над горизонтом, поскольку основным источником энергии для аппарата являются солнечные батареи, и наклон площадки. Не допускается угол наклона поверхности в месте посадки более 10°.

Посадка должна произойти с вертикальной скоростью от 1,5 до 3 м/с, горизонтальной скоростью не более 1 м/с и углом отклонения продольной оси от гравитационной вертикали не более 7°. Планируемая точность посадки – эллипс размером 30×15 км.

Источник

Первый в тундре

Российский зонд попробует на вкус лунную вечную мерзлоту

После переноса запуска «ЭкзоМарса» следующей в очереди российской межпланетной миссией оказалась «Луна-25», которая должна будет стартовать в октябре 2021 года. Хотя за прошедшие 60 лет Луну исследовали вдоль и поперек, в последние два десятилетия ученым стала открываться совершенно незнакомая Луна — полярная, где могут существовать водяной лед и замерзшие газы. Первым исследователем этой вечной «мерзлоты» и должен стать российский зонд. Об истории этого проекта и его научных задачах мы поговорили с Игорем Митрофановым, заведующим отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН и одним из руководителей миссии.

Долгое время ученые считали, что Луна сухая, как кость. Образцы, которые привезли американские астронавты и советские «Луны», содержали незначительное количество воды, которое можно было легко списать на земное загрязнение. Картина стала меняться в последнее десятилетие XX века.

В 1990-е годы к Луне отправился американский орбитальный аппарат Clementine — данные с его радара впервые дали ученым основания утверждать, что у лунных полюсов может быть водяной лед. В 1998 году гамма-спектрометр на зонде Lunar Prospector показал, что в приполярных зонах в лунном грунте много водорода — и это тоже указывало на воду. С этого момента начался ренессанс исследований Луны — к спутнику отправлялись многочисленные американские, индийские, японские, китайские и даже израильские зонды, ученые получили достаточно твердые основания утверждать, что лунная вода действительно существует. Более подробно об этом вы можете прочитать в нашем материале «За водой на Луну». Но до лунного льда нужно еще добраться. Это и есть главная задача «Луны-25» и следующих российских лунных миссий.

N+1: Дата запуска уже не изменится?

Игорь Митрофанов: Да, это будет 1 октября 2021 года, и у нас есть вторая, запасная дата 30 октября 2021 года. Эту дату мы определили еще год-полгода назад. Дата согласована с НПО имени Лавочкина, и она определяется как условиями перелета, так и возможностями по массе космического аппарата.

Зная все проблемы, которые у нас есть, я могу утверждать, что эта дата — окончательная. Раньше обстановка очень сильно менялась, было очень много проблем, достаточно назвать санкции, из-за которых некоторые системы фактически пришлось разрабатывать заново. Сейчас мы уже вышли на тот уровень готовности, который позволяет назвать эту дату окончательной.

Идея проекта, который сейчас называется «Луна-25», родилась в 1997 году, после одной из крупнейших неудач российской космонавтики — потери зонда «Марс-96». Первоначальный проект миссии, которая тогда называлась «Луна-Глоб», многое заимствовал у «Марса». Главной задачей аппарата считались сейсмические исследования, которые предполагалось производить при помощи сбрасываемых с орбиты ударных зондов — пенетраторов.

На борту «Луны-Глоб» должна была стоять кассета с 10 пенетраторами, созданными на базе «марсианских». Они должны были без торможения падать на лунную поверхность со скоростью 2,5 километра в секунду, пережить перегрузку 100 тысяч g и после этого проработать год, образовав малоапертурную сейсмическую группу — распределенный сейсмический датчик.

Но тогда этот проект проиграл конкуренцию новому марсианскому проекту «Фобос-Грунт» и астрофизической программе — серии космических телескопов «Спектр», в рамках которой в 2011 году полетел «Спектр-Р», а в 2019 — «Спектр-РГ».

В середине 2000-х предполагалась отправить одним пуском и орбитальный, и посадочный зонды. Посадочный аппарат походил на советскую «Луну-9», которая работала от аккумуляторов и могла проработать на поверхности лишь несколько суток.

Один из ранних вариантов конструкции посадочного аппарата «Луна-Глоб» напоминает «Луну-9», которая совершила посадку в 1966 году. Посадочный аппарат работал от аккумуляторов, и не смог бы пережить лунную ночь.

Вариант 2010 года. Станция все еще состоит из орбитальной и посадочной частей, но на посадочном зонде уже есть солнечные панели, а значит он должен стать достаточно долгоживущим, как предполагается и в окончательном варианте.

К Луне можно лететь не в любое время, там тоже есть окна, как для экспедиций на Марс?

Дело в том, что космический аппарат фактически имеет предельную массу, которую мы можем поставить на борт, и, поскольку миссия полярная, то количество топлива, которое мы можем взять, не позволяет лететь каждый день. Мы должны выбирать время, когда Луна и Земля расположена достаточно выгодно относительно друг друга, когда мы можем взять максимальный запас горючего, чтобы выйти на полярную орбиту, на этой орбите провести необходимые коррекции и совершить посадку.

Этапы перелета к Луне

НПО имени Лавочкина

НПО имени Лавочкина

Еще одно важное ограничение: мы должны прилететь, пока не наступит лунная ночь. Лунные сутки длятся примерно 28 дней, из них примерно половина — светлое время. С лунного утра прилетать не удобно по условиям баллистики, поэтому получается, что у нас удобные даты наступают раз в месяц, и где-то, по лунному дню посадка будет поздним утром, то есть ближе к полудню. У нас останется до лунной ночи примерно около недели.

У вас два места посадки, когда будет выбрано то, куда именно вы полетите?

Это уже не изменится. Основной район посадки — это зона, которая находится ближе к экватору по отношению к кратеру Богуславский, и решение о посадке в этот район будет приниматься, когда мы уже полетим. Если возникнет нештатная ситуация, понадобится время для решение какой-то проблемы, когда аппарат будет находиться на окололунной орбите, мы пропустим Богуславский, и через несколько дней — когда проблема будет решена, — мы будем садиться в запасной район, в окрестностях кратера Манцини.

Поскольку это наша первая посадка, и эта посадка будет неуправляемой, точность будет определяться только траекторией. Аппарат не сможет маневрировать и менять место касания. Расчетный эллипс получился достаточно большой — 15 на 30 километров, поэтому район мы в основном выбирали исходя из инженерных соображений, чтобы там не было больших склонов, крупных валунов.

Маневрировать при посадке сможет только следующий аппарат — «Луна-27», а точность посадки «Луны-25» будет определяться только тем, насколько хорошо мы будем знать его траекторию на орбите, импульс торможения, и дальше мы будем летать только маневрируя по высоте. Аппарат не сможет сманеврировать по горизонтальной координате.

Летный экземпляр аппарата готов?

Он создается. Мы сейчас находимся на стадии начала сборки летного аппарата, при том, что прошли уже многие важные испытания макетов, которые позволили проверить качество отдельных систем. Летная научная аппаратура практически вся поставлена в НПО имени Лавочкина, осталось только три прибора, которые мы должны поставить в мае-июне, сейчас фактически идет его интеграция, и параллельно с интеграцией идут испытания отдельных систем.

Источник