Ich beschloss, mich ein wenig von historischen Exkursionen zu entfernen und mich zu einem anderen brennenden Thema zu äußern. Darüber hinaus bewegen sich unsere Mondprojekte langsam in die Umsetzungsphase, sodass die Frage wirklich relevant ist.
Ja, wir werden über unser Projekt eines bemannten Fluges zum Mond sprechen. Das heißt, über ein Projekt, an das viele nicht glauben, das oft lächerlich gemacht wird; Trotzdem hat es sich in all den Jahren sehr ernsthaft entwickelt. Änderungen sind nur rechtzeitig sichtbar. Ich werde nicht einmal argumentieren, dass das Projekt genau umgesetzt wird - es hängt von zu vielen Faktoren ab. Trotzdem gibt es eine Entwicklung, und wir werden in den kommenden Jahren viel in der Hardware sehen müssen. Und ich kann den Skeptikern nicht einmal die Schuld geben, weil es noch keine vernünftigen Beschreibungen gibt. Obwohl alle Informationen offen sind, verteilen sie sich auf eine sehr große Anzahl von Präsentationen und Interviews.
Ich möchte darauf hinweisen, dass alle Höhen und Tiefen ein separates Buch verdienen, das ich schreiben darf.
Die Geschichte begann also vor ungefähr zehn Jahren. Der Leiter des Zentrums für bemannte Programme des Zentralforschungsinstituts für Maschinenbau, Doktor der Technischen Wissenschaften Georgy Karabadzhak, erinnert sich an diesen wichtigen Punkt:
„Bei TsNIImash hatten wir eine große wissenschaftliche und technische Konferenz, bei der wir uns mehr als 8 Stunden lang mit Vertretern von 13 Organisationen über das Thema Flugmöglichkeiten - zum Mond oder zum Mars - beraten haben. Infolgedessen beschlossen sie kollegial, in Mondrichtung anzuhalten. "
Das erste sichtbare Ergebnis dieser Entscheidung war der Abschluss des Clipper-Projekts. Das Projekt ist interessant, wurde jedoch für den Transport im Erdorbit optimiert. RSC Energia versuchte auch, eine interplanetare Version darauf zu erstellen, aber es wurde schnell klar, dass es besser war, ein neues Schiff von Grund auf neu zu entwickeln. Darüber hinaus ist die Kapselversion der Erfahrung dieser Organisation etwas näher als die geflügelte mit Landung auf dem Flugplatz.
Jetzt kennen wir dieses Schiff (anscheinend nicht lange) unter dem Namen "Federation". Und jüngsten Berichten zufolge wurden seine Zeichnungen bereits repariert und die Produktion der ersten Fluginstanz hat begonnen. Aber in zehn Jahren haben wir dieses Schiff nicht nur entwickelt. Es gab viel mehr verschiedene F & E.
Es gab so einen alten sowjetischen Film: "Ich werde suchen." Darin zeigt ein Neuling einem erfahrenen Ingenieur seine Zeichnung:
"Nicht schlecht ... Siebte Option?"
- Wie hast du geraten?
- Am siebenundzwanzigsten werden Sie verstehen.
Hier ist unser Mondprogramm - dies ist möglicherweise nicht die siebenundzwanzigste Option, sondern irgendwo im zwanzigsten. Vieles wurde bereits verworfen und Schlüsselelemente wurden identifiziert. Und wenn Sie das Wesentliche des Projekts nicht betrachten und es in der Entwicklung beobachten, können Sie dies nicht verstehen.
Wie sieht unser Mondprogramm heute aus? Lass es uns herausfinden. Zuerst werden wir versuchen zu verstehen, warum wir die "Föderation" brauchen, weil wir bereits das Sojus-Schiff haben.
Mondumlaufbahn
Zunächst müssen Sie verstehen, dass alle laufenden Projekte - sowohl Entwicklung als auch Forschung - mit der Freisetzung von Stationen in die Umlaufbahn des Mond-Satelliten verbunden sind. Ernsthafte Flugmissionen gehören der Vergangenheit an. Von der Mondumlaufbahn aus ist es zweckmäßig, seine Oberfläche zu untersuchen. In der Mondumlaufbahn ist es zweckmäßig, eine Umlaufbahnstation zusammenzubauen. In der Mondumlaufbahn ist es energetisch günstig, nach dem Start vom Mond auf das Landungsschiff zu warten. Durch die Mondumlaufbahn flog der Apollo zum Mond.
Ein Beispiel für ein Flugschema. Man kann den Start zur Erde sehen, den Zugang zur Mondumlaufbahn, das Abdocken mit dem Landemodul, das Andocken an dieses nach dem Start vom Mond und den Start zur Erde.
Mit anderen Worten, um bemannte Missionen erfolgreich abzuschließen, ist es wünschenswert, in die Umlaufbahn des Mond-Satelliten eintreten und von dieser Umlaufbahn zur Erde starten zu können.
Die ballistischen Merkmale des Fluges von der Erde zum Mond sind derart, dass für das Bremsen, das erforderlich ist, um vom Flugweg in die Umlaufbahn des Mondes zu gelangen, ungefähr 800 m / s erforderlich sind. Die Aufgabe ist nicht vollständig symmetrisch, aber es wird ungefähr der gleiche Impuls benötigt, um aus der Umlaufbahn zu starten, wenn zur Erde zurückgekehrt wird.
Mit anderen Worten, der Gesamtimpuls des Schiffes sollte irgendwo um 1600 m / s liegen. Sie können sich auch an Korrekturen sowohl auf der Erde-Mond-Spur als auch in der Umlaufbahn des Mondes erinnern. Die polare Umlaufbahn wird ebenfalls zuallererst betrachtet, es ist noch schwieriger, sie zu betreten.
Leider sagen die Zahlen wenig über das Missionsmuster aus. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um diese Geschwindigkeit zu erreichen. Bisher wurden zwei Schemata für den Flug zum Mond entwickelt, die, obwohl sie ein Problem lösten, ideologisch sehr unterschiedlich waren. Wir werden diese Flugoptionen als Schema vom Typ Apollo und H1-L3 bezeichnen.
Apollo-Schema
In diesem Schema war der Orbiter, das sogenannte Command-and-Service-Modul (CSM), für das Bremsen verantwortlich, wenn der Mond in die Umlaufbahn des Mondes eintrat und von seiner vorgegebenen Umlaufbahn aus startete. Außerdem musste er nicht nur sich selbst in die Umlaufbahn bringen, sondern auch ein schweres Landemodul mit einem Gewicht von etwa 14,5 Tonnen. Dies ist in der dargestellten Abbildung deutlich zu sehen:
Aus diesem Grund war seine charakteristische Geschwindigkeit (die maximale Geschwindigkeit, die er erreichen konnte) sehr hoch, viel mehr als nötig bei 1600 m / s. Das Schiff selbst bestand tatsächlich aus Treibstoff. Mit einem Gesamtschiffgewicht von 28 Tonnen wurden 18 Tonnen für Treibstoff ausgegeben: Das Angebot ist so groß, dass es unwahrscheinlich ist, dass in naher Zukunft ein bemanntes Schiff verfügbar sein wird, das energetisch mit ihm verglichen werden kann.
Hier ist sein Schnitt. Große zylindrische Kraftstofftanks sind deutlich sichtbar.
Schema "N1-L3"
Im Gegensatz zu Apollo war in unserem Schema bereits ein separater Block „D“ für die Verzögerung und den Eintritt in die Umlaufbahn des Mondes verantwortlich.
In diesem Diagramm ist unser gesamtes Bündel sichtbar. Darüber hinaus: Block "D" war auch verantwortlich für einen möglichen Nachlauf auf dem Weg zum Mond, den Zugang zur Mondumlaufbahn und die Entwicklung des größten Teils des Impulses für die Landung des LC.
Das Orbitalschiff (es wurde unter der Abkürzung LOC geführt) musste nur einen Impuls ausarbeiten, um zum Flugweg zur Erde zu gelangen. Die minimale charakteristische Geschwindigkeit von 800 m / s ist jedoch kein Scherz, und der LOC war der Champion unter unseren Schiffen in Bezug auf die Treibstoffreserven. Die Gesamtmasse des Schiffes beträgt 9,8 Tonnen, von denen 3,1 Tonnen Treibstoff waren.
Moderne Schiffe
Vergleichen wir nun den Apollo und den LOC mit der Energie moderner Schiffe, die zum Mond fliegen sollen. Nämlich "Orion" und "Föderation".
Ich möchte Ihre Aufmerksamkeit auf die Tatsache lenken, dass die Wahl eines der oben genannten Systeme sehr wichtig ist. Eine solche Wahl sollte in der Anfangsphase des Missionsentwurfs getroffen worden sein, und alle Systeme sollten speziell für solche Pläne entworfen worden sein. Es sollte auch beachtet werden: Aufgrund der Tatsache, dass die Schiffe noch nicht geflogen sind und sich während ihrer Entwicklung viel geändert hat, ist es ziemlich schwierig, die genauen Daten zu finden. Beispielsweise hat sich während der Entwicklung von Orion das Aggregatfach mit Kraftstoff radikal verändert. Er hat sogar das Herstellungsland geändert: Wenn es ursprünglich in den USA hergestellt werden sollte, macht es jetzt Europa.
Infolgedessen "schweben" viele Zahlen, da sie sich anscheinend auf unterschiedliche Zeiten beziehen. Zum Beispiel ist die Orion-Masse von 25 Tonnen überall angegeben. Als ich alles zusammenfasste, bekam ich 24 Tonnen. Oder das gesamte Cholesterin des Schiffes - 1800 m / s, während ich 1500 bekam.
Wahrscheinlich ist die Tatsache, dass viele Zahlen in Runden angegeben sind. Zum Beispiel ist es unwahrscheinlich, dass Orions Tanks genau 9 Tonnen Kraftstoff enthalten, wie in den von mir untersuchten Quellen angegeben.
Es gibt noch mehr Probleme mit der Föderation: Sie ist noch weiter vom Start entfernt, und auch daran hat sich viel geändert. Zum Beispiel hat sich das Aggregatfach, obwohl es den Hersteller nicht geändert hat, aber sein Layout, gemessen an den Schemata verschiedener Jahre, dramatisch geändert.
Insgesamt gibt es jedoch genügend Daten und Energie kann geschätzt werden. In erster Näherung.
Ich habe so ein Schema
Ich wiederhole noch einmal: Dies ist nur eine allgemeine Einschätzung, um das Niveau der Zahlen zu verstehen. In Wirklichkeit ist alles etwas komplizierter. Zum Beispiel soll Orion wie Apollo verwendet werden, um Stationsblöcke mit anschließender Montage in die Umlaufbahn des Mondes zu bringen. Nur die Arbeitsbahn der Station ist nicht kreisförmig, sondern stark elliptisch. Die Energie für den Zugang dazu ist geringer.
Aber selbst nach diesem Schema ist deutlich zu sehen, dass wir für die Föderation das N1-L3-Schema gewählt haben, wenn die Vereinigten Staaten das Apollo-Schema zur Umsetzung gewählt haben. Unser Schiff muss von einer spezialisierten Einheit in die Umlaufbahn des Mondes gebracht werden. Dies ist natürlich kein besonderes Geheimnis. Da die Daten auf dem Schiff jedoch auf eine große Anzahl von Präsentationen verteilt sind, ist es ziemlich schwierig, diesen Punkt zu verstehen. Obwohl sie manchmal manchmal direkt anzeigen, dass die Masse des Schiffes 20 Tonnen beträgt, ist es auch seine Masse in der Umlaufbahn des künstlichen Mond-Satelliten. Und im Layout ist eine separate Bremseinheit sichtbar. Viele verstehen diesen einfachen, aber entscheidenden Punkt jedoch nicht wirklich. Und jetzt ist es schon unmöglich, zu einem anderen Schema zu wechseln ...
Die Frage, welcher Bremsblock für die Föderation geplant ist, um in die Mondumlaufbahn einzutreten, ist sehr interessant. Es gibt jedoch nicht so viele Optionen, und es ist nicht schwer zu erraten. Dies sollte Block "D" sein. Ja, das gleiche, das N1-L3 für einen ähnlichen Zweck hatte. In diesem Fall wird er außerdem das tun, was er mehr als fünfzig Jahre nach seiner Entwicklung geschaffen hat. In all den Jahren flog er nicht für den beabsichtigten Zweck. Er folgerte interplanetare Fahrzeuge zu Planeten, Satelliten auf GSO ...
Manchmal werden jedoch andere Blöcke gezeichnet. Aber Block "D" ist sowohl für das Layout als auch für die Energie sehr gut geeignet.
"Union" in der Umlaufbahn des Mondes
Aus dem Diagramm ist auch ersichtlich, dass der moderne Sojus nicht in der Lage ist, die Umlaufbahn des Mondes zu betreten oder die Umlaufbahn zu verlassen, wenn Block D darauf geworfen wird. Sojus hat zu wenig Kopffreiheit. Und das ist verständlich: Für Flüge zur ISS werden keine großen Geschwindigkeitsreserven benötigt.
Daher ist eine spezielle Modifikation der "Union" erforderlich. Darüber hinaus ist eine separate Frage, wie viel es wiegen wird. Einerseits wog der LOK von 1968 etwa 10 Tonnen - keine so große Zahl, doppelt so leicht wie die Föderation. Diese Zahl wurde jedoch durch die Opfer erreicht, die jetzt wahrscheinlich nicht mehr gehen werden. Zum Beispiel gab es keine vollwertige Dockingstation mit einem Übergangsfach. Oder das gleiche Problem mit dem Lebenserhaltungssystem.
LOC wurde für zwei Personen mit einer maximalen Flugzeit von 13 Tagen entwickelt. Fast ein Minimum für Flüge zum Mond. Die Föderation hat vier Personen und eine autonome Flugzeit von bis zu einem Monat. "Gewerkschaften" fliegen jetzt seit drei Tagen und zwei Personen - das reicht jetzt nicht mehr.
Mit hoher Wahrscheinlichkeit wird die Masse des Schiffes in der Umlaufbahn des Mondes selbst unter Verwendung moderner Materialien mehr als 10 Tonnen betragen. Optional können Sie sich dieses Layout ansehen, das 2006 von Anatoly Zak gezeichnet wurde. Diese Version der "Union" wird auch mit dem Block "D" in die Umlaufbahn des Mondes gebracht. Zu Beginn wird jedoch der Fregatten-Booster verwendet.
Wenn wir die Masse von Sojus und Fregatte kennen, können wir die Gesamtmasse des Systems auf 14-15 Tonnen schätzen. 5-6 Tonnen weniger als die "Föderation". Ein solches Schema wird jedoch viel weniger Fähigkeiten haben und auch erhebliche Verbesserungen erfordern. Beispielsweise wird die derzeitige Autonomie der Fregatte auf zwei Tage geschätzt, und Sojus kann unter Beibehaltung des Layouts der derzeitigen Sojus-MS nicht erfolgreich andocken. Einige der Festmacher- und Orientierungsmotoren der Sojus befinden sich an der Heckschürze und werden in diesem Schema von der Fregatte geschlossen.
Ich schätze die Zeit, die erforderlich ist, um ein neues Aggregatfach zu entwickeln und den Sojus zu modifizieren, und bin mir persönlich nicht sicher, ob es schneller ist, diese Option zu erstellen, als die "Föderation" auszuarbeiten. Welches hat viel größeres Potenzial.
Sojus-L
Das heißt, die Mond "Union" wird nicht benötigt? Schwere Frage. Nur mit diesem Namen ist eine weitere Option gemeint, die kein Wettbewerb für die "Föderation" ist. In der Tat haben wir oben genau die Option eines ernsthaften Schiffes in Betracht gezogen, das in die Umlaufbahn des Mond-Satelliten gelangen kann. Aber im Flug zum Mond ist dieser Moment völlig optional. Sie können um den Mond fliegen, ohne in die Umlaufbahn zu gehen. Darüber hinaus war es genau diese Mission, die wir in den 60er Jahren verwirklicht haben. Es kam nicht zu bemannten Flügen, aber sowjetische Schildkröten waren die ersten Lebewesen, die um den Mond flogen.
Wenn sie dann jedoch erhebliche Opfer erbrachten, um die Sojus mit dem D-Block in ein Proton zu packen, ist es unwahrscheinlich, dass dies jetzt entschieden wird. Das Fliegen ohne Reservefallschirm, wie sie es damals taten, wird jetzt ein komplettes Abenteuer sein. Das aktuelle Projekt sieht die Montage des Komplexes in der Erdumlaufbahn mittels Docking vor. Glücklicherweise hat es sich in den letzten 50 Jahren bei uns gut entwickelt. Und es könnte ungefähr so aussehen:
Dies erfordert einen Protonenstart und einen Sojusstart. Und im Orbit andocken.
Ein ähnliches Projekt kann nur um den Mond fliegen, aber wenn es erfolgreich umgesetzt wird, wird es unsere Erfahrung in der Arbeit mit Schiffen in der Nähe des Mondes wiederherstellen - sowohl in Bezug auf die Kommunikation als auch auf die Bestimmung der Flugbahnen und der erforderlichen Korrekturstufen. Wir werden uns erneut daran erinnern, wie Objekte mit einer zweiten kosmischen Geschwindigkeit zurückgegeben werden können, welche Algorithmen zur Steuerung der SA erforderlich sind, um in unser Gebiet zurückzukehren, und vieles mehr.
Eine solche Mission sieht viel billiger aus als ein einzelner Start der "Föderation" und ermöglicht es Ihnen, vor ihrem Start gute Erfahrungen zu sammeln und möglicherweise die Zeit für ihre Entwicklung zu verkürzen. Es ist nur so, dass zumindest der Beginn der Flugtests der "Föderation" im Jahr 2022 ist. Es ist ihr Flug zum Mond, der für Ende des 20. geplant ist. Wenn geeignete Medien erscheinen.
Allerdings ist ein solches "Sojus-L" nicht in den Plänen. Aber "Roskosmos" hat ernsthaft die Gründung der "Föderation" im Visier und damit den Start zum Mond.
Das ist nur das Schiff - das ist noch nicht alles. Es stellt sich die Frage: Wie bringt man es zum Mond?
Darüber wird der zweite Teil sein.