ЛУНА. Освоение Луны. Лунная гонка.

[АниКей]

habr.com

Пятый полет Starship: что дальше?
Александр Березин


Привет, Хабр! Это Саша Березин, автор команды спецпроектов МТС Диджитал. Сегодня — про космос. Mechazilla поймала первую ступень Starship с первой же попытки. Это выглядит большим успехом, но в США все еще полагают, что доводка корабля SpaceX не даст NASA вернуться на Луну в сентябре 2026 года. Так ли это на самом деле? Когда SpaceX будет готова к посадке на Селену и что на самом деле может сорвать американскую лунную программу?

Спойлер

Когда Starship станет полностью многоразовым?
Основная идея новой транспортной системы Starship Илона Маска заключается в ее полной многоразовости. На пятых испытаниях IFT-5 она все еще неполная: спасена первая ступень, а вторая, как и было запланировано, «убита» о воду. Весной 2024 года, после третьего испытательного полета новой ракеты SpaceX, казалось, что мягкая посадка обеих ступеней может состояться уже в 2025 году, но высадка на Луну на таком корабле в сентябре 2026, как планировало NASA, все равно казалась нереальной. Как изменились впечатления после IFT-5?
Всего через полгода такой прогноз может показаться чрезмерно пессимистичным, хотя американские власти тормозили, как могли, новые испытания компании Илона Маска. Например, вместо шести запланированных SpaceX c тех пор провела всего два испытания и вряд ли в этом году успеет провести больше трех.

При посадке на башню ключевую роль играли три центральных двигателя первой ступени: именно они могут существенно изменять вектор тяги / SpaceX

Тем не менее успех пятого испытания 13 октября 2024 года настолько впечатляет, что даже тормозящие усилия FAA и других ведомств на его фоне выглядят напрасными. Напомним: посадка Super Heavy (первой ступени Starship) на стартовую башню была настолько точной, что той практически не пришлось шевелить «руками»: первая ступень почти «танцевала» с высокой точностью. Вторая ступень приводнилась в Индийский океан также ультраточно: буи компании, выброшенные в воду в районе посадки, смогли заснять процесс и последовавший за контактом с водой взрыв. Все Raptor 2 обеих ступеней отработали без единого отказа.
При этом системы заправки жидкими газами были подключены к вернувшейся ступени почти сразу: повреждения ее сопел и остальных систем при полете были минимальными. Это важно, потому что Super Heavy B12 (первая ступень, использованная в этом полете) летела в плотных слоях атмосферы двигателями вперед и имела при этом самую высокую скорость изо всех ракетных систем, которые когда-либо летали в атмосфере Земли без специальной теплозащиты (как на шаттле или второй ступени Starship).
Некоторые наблюдатели поспешили сказать, что во время посадки первой ступени был пожар. На самом деле загоревшаяся струя газа вытекала не из двигателей — это след работы системы сброса давления в баках первой ступени. Такая система нужна, поскольку при посадках криогенное топливо испытывает перегрузки, может создать неприятные скачки давления в отдельных системах. Проще стравить газы заранее — это ни на что не влияет. Причем компания уже продемонстрировала, что концепция посадки на башню позволяет приступить к техобслуживанию и даже дозаправке буквально в течение часа после посадки.
Даже отлетевшие куски внешней обшивки боковых обтекателей и вылет каких-то обломков из одного из 33 сопел Raptor 2 у первой ступени результата не меняют — они не повлияли на полет. Тем более, что вскоре в космос полетят корабли с более совершенными двигателями Raptor 3.

Определенные повреждения на боковых обтекателях и соплах двигателей первой ступени есть, но они явно умеренные. И это несмотря на отсутствие выделенной тепловой защиты на ней / SpaceX

В целом, испытание IFT-5 — это большой и яркий успех. Первый полет системы Starship состоялся всего 18 месяцев назад, а идея посадки на башню была сформулирована Маском всего четыре года назад — и вызвала, мягко говоря, сдержанную реакцию даже у его коллег по SpaceX. Работы в железе над этой системой начались всего шесть лет назад. Такие темпы до сих пор наблюдались только у американской лунной программы, правда, стоившей намного дороже.
Скорее всего, в ближайших 2–3 пусках SpaceX добьется посадки на манипуляторы башни и второй ступени Starship. На космодроме Бока-Чика для этой цели уже достраивается вторая Mechazilla. Еще одна стартовая площадка с двумя посадочными конструкциями SpaceX строится во Флориде.
Орбитальная метаноколонка
Имея две стартовые площадки с парой посадочных механизмов, Маск может не только попробовать спасти вторую ступень, но и одновременно запустить на орбиту два Starship.
В этом сценарии через семь минут после взлета первая ступень снова сядет на одну из стартовых башен. А вторая ступень, запущенная из Бока-Чики, на орбите состыкуется со второй ступенью из Флориды и дозаправит ее топливом. После этого обе ступени завершат один виток вокруг Земли и вернутся на вторые стартовые башни космодромов в Техасе и Флориде.
Заправка на орбите — это важнейший критический этап миссии NASA «Артемида III». Представители Агентства уже отметили, что его реализация необходима для того, чтобы в срок вернуть американских астронавтов на Луну. Срок этот довольно близок: сентябрь 2026 года — меньше, чем через два года.
Для выполнения «Артемиды III» нужно будет сначала поднять людей на орбиту на корабле Orion (выводимом ракетой SLS), а потом отправить их на окололунную орбиту. Там Orion состыкуется со Starship HLS — лунной версией корабля SpaceX. Он не будет иметь теплозащиты, зато получит посадочные опоры — ведь на Луне Mechazilla пока не установлена. Потом двое астронавтов используют Starship HLS для посадки на Луну, размещения там и возврата на окололунную орбиту. Там они перейдут обратно на Orion и уже на нем вернутся на Землю.
Для такого полета Starship HLS нужно 2 100 тонн топлива. Это больше, чем требуется второй ступени Starship сейчас, потому что на текущих испытаниях летала вторая версия этой системы с 39 двигателями Raptor 2 в обеих ступенях. А уже в следующем году летать начнет третья версия Starship — с 44 Raptor 3. Общая высота носителя и корабля на старте со 120 метров вырастет до 150 метров. Значит, ей нужно и больше топлива.
Большое количество топлива требует множества дозаправок. Ожидаемая полезная нагрузка Starship v3 — 200 тонн. То есть дозаправочных полетов Starship-танкеров для наполнения Starship HLS потребуется не меньше десятка. Это больше, чем Россия сделала орбитальных пусков за первую половину 2024 года.
Другими словами, чтобы сделать «Артемиду III» реальностью, нужно заставить космические корабли летать с графиком поездов. За короткое время нужно запустить дюжину систем Starship, причем поймать их 24 раза — по шесть на каждую из четырех развернутых к тому времени башен. Время между этими событиями не может быть слишком большим: жидкие метан и кислород в космосе понемногу выкипают. Значит, нужен будет высокий темп пусков за считанные дни, от силы недели.
Когда у компании получится именно такая дозаправка, с десятком полетов и стыковок, а не с одной стыковкой, неясно. Но практически наверняка она сможет выйти на нужный уровень возможностей до сентября 2026 года. На это указывает быстрый прогресс в доводке системы за последние полтора года.
Почему в США ожидают, что «Артемида III» не состоится вовремя
Действительно, западные СМИ открыто, а чиновники NASA в кулуарах говорят, что возврата американцев на Луну в сентябре 2026 года не будет. И все они первой из причин этого «не будет» называют неготовность Starship HLS.
Я сомневаюсь в таком объяснении. До сентября 2026 года больше времени, чем прошло от первого пуска полностью собранной системы Starship до испытаний 13 октября. Вероятно, все четыре стартовые башни на обеих пусковых площадках будут достроены еще в 2025 году. Как при этом у SpaceX может не быть готового Starship HLS через пару лет?

Super Heavy В12 оказалась в настолько хорошем состоянии, что работы по ней даже не стали переносить в ангар: их начали проводить при вертикальном положении, прямо на стартовой «табуретке» / SpaceX

В то же время с американской отраслевой прессой и NASA нельзя не согласиться в том, что сама высадка астронавтов на Starship HLS в сентябре 2026 года исключена. Только причина другая: у NASA нет работающих скафандров. Стартап Axiom, который взялся за их реализацию три года назад, пока не справляется: он уже проводил первичную отработку оболочек скафандров с людьми, но пока без систем жизнеобеспечения.
Эта и без того непростая задача особенно ответственна для запланированной «Артемиды III». Она должна пройти близ южного полюса Луны, где температура даже днем не очень высока. К тому же все прорабатываемые маршруты астронавтов частично пролегают через затененные области. Значит, скафандры должны устойчиво работать при температурах как минимум до -180 °С. Такую задачу в США пока никто не решал.
Да, SpaceX делает свои скафандры, но на сегодня они еще в начале пути: используют шланг с газами, идущий от корабля. К сентябрю 2026 года сомнительно, что они дойдут до уровня, который позволит перемещаться по Луне. Такие возможности есть у российских «Орланов», благо еще их предшественники «Кречеты» были созданы конкретно для лунных условий. Но по очевидным причинам воспользоваться «Орланами» у NASA не выйдет.

[свернуть]

Подведем итоги. Пятые испытания Starship прошли настолько хорошо, что он почти наверняка будет готов к пилотируемой миссии к Луне в сентябре 2026 года. Но готов к ней он будет в одиночестве: NASA за темпом SpaceX не успеет, а без скафандров посадка не имеет смысла.
Но это не значит, что ее не будет. Илон Маск вполне может посадить корабль на Луну в автоматическом режиме, без людей на борту. Это будет и демонстрацией возможностей системы, и определенным щелчком по носу NASA, показывающим, что Агентство не может сделать скафандр за срок, который у SpaceX ушел на разработку целой транспортной системы.
Ну а что же полноценная высадка астронавтов на Луне? Сроки готовности скафандров для перемещения по ней пока сложно спрогнозировать. Достаточно высокая динамика развития есть только у SpaceX, но они новички в этой области и совершают довольно типичные для новичков ошибки. Будет здорово, если компании удастся добиться успеха к 2027 году, но это самая оптимистичная из имеющихся на сегодня оценок.

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

tass.ru

Двойную миссию "Луны-27" назвали основой для постройки постоянных баз


МОСКВА, 23 октября. /ТАСС/. Научные данные, которые будут получены российскими межпланетными станциями "Луна-27а" и "Луна-27б", станут фундаментом для постройки постоянных человеческих поселений на поверхности естественного спутника Луны. Об этом сообщил руководитель отдела ядерной планетологии ИКИ РАН Игорь Митрофанов на XV Московском симпозиуме по исследованиям Солнечной системы.
"В текущем столетии идет гонка не за то, чтобы сделать первый шаг на поверхности Луны, а изучить ее и основать на ее поверхности первые постоянные поселения. По этой причине мы сейчас прорабатываем возможные места для посадки аппаратов миссии "Луна-27" на северном и южном полюсах Луны с прицелом не только на изучение спутника Земли, но и на выбор места для постройки обитаемых лунных баз", - заявил Митрофанов.
Как отметил исследователь, ученые из Института космических исследований РАН уже подобрали несколько подобных точек в окрестностях полюсов Луны, где потенциально присутствуют залежи воды и сложились благоприятные условия для постройки баз, а также для ведения первых астрономических наблюдений с поверхности другого небесного тела.
"Один из аргументов в пользу посадки и на северном, и на южном полюсе Луны заключается в том, что постройка баз или установка научных инструментов в приполярных регионах Луны даст нам полный обзор ночного неба. Это позволит нам постоянно наблюдать за потенциально опасными для Земли астероидами, а также даст нам возможность отслеживать вспышки сверхновых и прочие кратковременные события в тандеме с орбитальными телескопами", - пояснил Митрофанов.
По его словам, первые шаги к решению этих научных задач будут сделаны в рамках проекта "Луна-27". Как добавил научный руководитель первого этапа лунной программы РФ академик Лев Зеленый, одновременная отправка миссий на северный и южный полюсы Луны также поможет ученым впервые раскрыть и изучить возможные асимметрии в свойствах южного и северного полюсов спутника Земли.
Запуск "Луны-27" намечен на рубеж 2028-2029 годов. В ходе миссии планируется отработать технологии высокоточной и безопасной посадки на естественный спутник Земли, а также провести исследования приполярной области Луны. В 2023 году глава Роскосмоса Юрий Борисов заявил, что госкорпорация рассматривает предложение Российской академии наук о создании двух лунных аппаратов ("Луна-27а" и "Луна-27б") в целях повышения надежности.
Как отметил научный руководитель первого этапа лунной программы РФ, создание двух аппаратов обойдется всего на треть дороже, чем создание одного. В случае успеха первой миссии вторую "Луну-27" можно будет запустить спустя всего лишь несколько месяцев - его можно будет отправить на северный полюс естественного спутника Земли или на его обратную сторону. 

[Старый]

Дримчазер сделали успешно, теперь за мусор на Марсе взялись.

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

prokosmos.ru

США ведут переговоры с КНР о получении образцов грунта с обратной стороны Луны


NASA рассчитывает принять участие в изучении образцов грунта, впервые в истории человечества собранных на обратной стороне Луны. Однако проблема в том, что ценные пробы доставила на Землю китайская автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-6», а американские законы, как известно, ограничивают сотрудничество космического агентства с учеными из КНР. Впрочем, ради лунных образцов NASA готово начать переговоры.
О том, что NASA обсуждает с китайскими коллегами вопрос об изучении в США образцов лунного грунта, сообщил глава агентства Билл Нельсон. По его словам, цель переговоров — уточнить условия возможного соглашения между странами. Причем, по данным Reuters, чтобы диалог с Пекином стал возможным, Нельсону пришлось заверить американских конгрессменов в том, что сделка не будет представлять угрозы национальной безопасности США.
Образцы лунного грунта, изучить которые так надеются в NASA, были собраны китайским зондом «Чанъэ-6» на обратной стороне естественного спутника Земли. Это произошло впервые в истории. Всего аппарату удалось собрать около 2 кг проб, которые были доставлены на Землю в июне. КНР пригласила принять участие в исследовании образцов специалистов из разных стран — Франции, Италии, Пакистана и других. США же утверждали, что не получили прямого приглашения от Китая.
Однако в Пекине объяснили, что открыты к сотрудничеству с Вашингтоном в космосе — вопрос лишь в законодательстве США, которое ограничивает любые контакты с китайскими компаниями и научными организациями в космической сфере. Данный запрет содержится в поправке Вульфа, которая вступила в силу в 2011 году.
Чтобы сотрудничать с КНР в рамках исследования образцов лунного грунта, научным институтам США необходимо получить специальное одобрение от Конгресса США. Однако проблема в том, что поправка вносится в проект бюджета каждый год. Фактически это и закрыло двери между двумя странами по сотрудничеству в космосе.
Тем не менее Нельсон полагает, что в скором времени ситуация может измениться. Сейчас он ожидает получения соответствующей лицензии от ФБР. Более того, по словам Нельсона, четыре американских института уже изъявили желание изучить ценные образцы и направили заявки. Впрочем, некоторые чиновники опасаются, что сотрудничество между учеными США и КНР может ослабить давление на Пекин.
Автоматическая станция «Чанъэ-6» была запущена 3 мая с помощью тяжелой ракеты «Чанчжэн-5», стартовавшей с космодрома Вэньчан на острове Хайнань. Целью экспедиции было впервые в истории собрать образцы грунта с обратной стороны Луны. Аппарат совершил посадку в кратере Аполлон бассейна Южный полюс — Эйткен, собрал образцы и в начале июня взлетел с лунной поверхности. 25 июня образцы были успешно доставлены на Землю.

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

prokosmos.ru

Образцы с «Аполлона-16» помогли объяснить разницу в химическом составе реголита


Американские специалисты продолжают анализировать лунные образцы, собранные экипажем «Аполлона-16» более полувека назад, и каждый раз получают все новые данные о загадочном прошлом нашего спутника. Предметом нового исследования стали так называемые реголитовые брекчии, которые образуются при сплавлении лунной пыли с породой, сохраняя геохимический состав реголита таким, каким он был в момент их формирования. Такие «капсулы времени» могут многое поведать о том, как менялась поверхность Луны на протяжении двух миллиардов лет.
Десятый пилотируемый полет по программе «Аполлон» состоялся в апреле 1972 года. Тогда на Луну отправился экипаж «Аполлона-16» в составе Джона Янга, Чарльза Дьюка и Кена Маттингли, которые совершили пятую высадку на естественный спутник Земли. Местом прилунения стало плоскогорье недалеко от кратера Декарт. Астронавты собрали около 96 килограммов образцов, которые затем были доставлены на Землю. С тех пор прошло более 50 лет, но специалисты продолжают изучать ценные пробы, выявляя все новые данные, порой крайне неожиданные, о прошлом Луны.
Привезенные образцы не раз повергались химическому анализу: ученые обнаружили, что в них присутствуют такие газы, как аргон и ксенон, которые, словно «капсулы времени», хранят информацию о формировании лунного ландшафта в течение миллиардов лет. Большая часть образцов, собранных «Аполлонами», уже довольно хорошо изучена — благодаря им стало известно, например, что Луна на самом деле на 40 миллионов лет «старше», чем казалось ранее.
Однако свежее исследование преподнесло еще несколько сюрпризов. В рамках него специалисты из США и Великобритании проанализировали реголитовые брекчии — фрагменты породы, которые образуются при сплавлении лунной пыли с породой в результате удара астероида. Как следствие, эти брекчии как бы «запечатывают» геохимический состав реголита, позволяя ученым реконструировать миллиарды лет истории спутника.
Химический анализ газов, находящихся в составе брекчий, показал, что они длительное время подвергались солнечному ветру — потоку заряженных частиц, исходящих от нашего светила, — и ударам астероидов. Причем период воздействия космических процессов на реголит был разным в зависимости от образцов — так, в частности, у девяти из 11 образцов он варьировался от 2,5 миллиарда лет до менее миллиарда.
По мнению авторов статьи, это говорит о неоднородном происхождении лунного грунта. В каких-то областях он подвергался воздействию солнечного ветра в течение миллиардов лет, а в других — был «вспахан» более поздними ударами астероидов, в результате чего древние слои породы перемешались с более молодыми.
Кроме того, команда обнаружила, что в двух образцах концентрация инертных газов была значительно ниже, а значит, они могли образоваться намного позже и подвергались воздействию солнечного ветра менее миллиона лет. Источником их формирования могло стать столкновение, в результате которого появился кратер Саут-Рэй. Для каталогизации газов и их содержания в образцах реголита исследователи использовали методы масс-спектрометрии.
«Масс-спектрометрия, которая идентифицирует молекулы в образцах и количественно определяет их относительное содержание, может помочь нам определить, сколько времени образцы находились на поверхности Луны или вблизи нее. Это помогает нам получить более четкое представление об истории столкновений с конкретной областью Луны», — объяснил ведущий автор исследования Марк Ноттингем.
По мнению авторов, результаты исследования пригодятся при планировании будущих полетов экипажей на Луну — их можно использовать для определения мест с достаточным количеством инертных газов и других ценных ресурсов, необходимых для создания лунных баз. Кроме того, новые данные помогают лучше понимать условия ранней Солнечной системы, а вместе с ней и нашей собственной планеты. «Однако, в отличие от Земли, история Луны заключена в геологических капсулах времени на ее поверхности, нетронутых тектоникой плит или эрозией, что позволяет нам использовать передовые технологии, такие как масс-спектрометрия, чтобы раскрыть их секреты», — подчеркнули авторы.
В ходе предыдущих исследований команды ученых проанализировали присутствие благородных газов в более крупных фрагментах образцов. В результате пробы были разделены на две группы — «древние», возраст которых составляет от 3,8 до 2,4 миллиарда лет, и «молодые», которые образовались от 2,5 до 1,7 миллиарда лет назад. Ранее стало известно, что США хотят получить еще одну партию образов — на этот раз доставленную на Землю китайцами. Речь идет о пробах, собранных зондом «Чанъэ-6» на обратной стороне Луны.

[АниКей]

[АниКей]

prokosmos.ru

Энергоэффективность батареи нового типа для космических роверов выросла на 81%


Китайские исследователи предложили использовать литий-углекислотные аккумуляторы для питания будущих марсоходов и луноходов. Для этих целей они доработали конструкцию батарей, повысив их энергоэффективность более чем на 81% и улучшив процессы, которые влияют на цикл зарядки-разрядки.
В современной технике широко используются литий-ионные аккумуляторы – в частности, они применяются для питания электромобилей. Однако вес таких устройств слишком большой, чтобы использовать их в аэрокосмической промышленности, где требуются более легкие и мощные аккумуляторы. Исследователи из Университета Цинхуа в КНР предложили в качестве альтернативы использовать литий-углекислотные батареи, которые имеют меньшую массу и обеспечивают в 10 раз большую плотность энергии.
Литий-углекислотный аккумулятор состоит из неводного электролита и электродов, изготовленных из лития и пористого материала. В данном случае, литий служит анодом, а пористый материал - катодом. В процессе работы аккумулятора углекислый газ преобразуется в карбонат лития.
По словам ученых, углекислый газ может быть получен непосредственно из воздуха, либо с помощью технологий улавливания углерода, используемых на различных предприятиях. Таким образом, получится перерабатывать вредные выбросы в атмосферу, тем самым сократив их количество.
Благодаря небольшим габаритам применять такие устройства можно будет в дальнем космосе – на Луне, Марсе или других небесных телах. Например, они пригодятся для обеспечения энергией роверов и других аппаратов. В местах с высоким содержанием углекислого газа, его можно будет добывать прямо на месте, что является еще одним преимуществом технологии.
Однако у литий-углекислотных батарей есть и минусы, такие как низкая энергоэффективность и плохая обратимость реакций на пористом катоде. Китайские исследователи нашли решение для этой проблемы, улучшив пористый катод. К нему были добавлены сверхмалые кристаллы дисульфида молибдена (MoS2), выращенные вертикально на листах из пентландита кобальта (Co9S8) с использованием копировальной бумаги. Две новых молекулы обеспечивают дополнительные активные центры на пористом катоде, которые способствуют диффузии газообразного углекислого газа и движению электролита. Это улучшает процессы зарядки и разрядки.
После внедрения новой версии катода в литий-углекислотный аккумулятор энергоэффективность батареи повысилась более чем на 81%, отмечают авторы разработки. Однако, несмотря на впечатляющие результаты, до внедрения подобной технологии на практике еще далеко. Потребуется улучшить также электролит и анод. Отмечается также, что для коммерческого использования аккумуляторов такого типа, они должны хорошо показать себя во время испытаний: проработать длительное время и соответствовать критериям безопасности.

[АниКей]

29 октября, 05:00 https://tass.ru/kosmos/22255685
КНР планирует высадить тайконавтов на Луну к 2030 году
Замглавы Управления программы пилотируемых космических полетов КНР Линь Сицян уточнил, что сейчас ведутся испытания пилотируемого космического корабля "Мэнчжоу"
ПЕКИН, 29 октября. /ТАСС/. Китай планирует осуществить высадку тайконавтов на Луну к 2030 году, в связи с чем уже ведутся необходимые подготовительные работы. Об этом сообщил замглавы Управления программы пилотируемых космических полетов КНР Линь Сицян.
"Мы поставили цель - осуществить высадку китайцев на Луну к 2030 году. В связи с этим мы всесторонне продвигаем процесс, связанный с исследовательской и производственной деятельностью", - заявил он на пресс-конференции.
Как уточнил замглавы управления, сейчас ведутся испытания пилотируемого космического корабля "Мэнчжоу", который при помощи ракеты-носителя CZ-10 ("Чанчжэн-10") доставит тайконавтов на естественный спутник Земли, и разработка спускаемого модуля, лунохода и скафандров. "Работа по осуществлению пилотируемой миссии на Луну продвигается гладко. Но мы всё-таки понимаем, что на практике последующие разработки и испытания будут непростой задачей", - добавил он.
Россия и КНР осуществляют тесное взаимодействие в космической сфере. 12 июня президент РФ Владимир Путин подписал закон о ратификации соглашения с правительством Китая по сотрудничеству в области создания Международной научной лунной станции - комплекса экспериментально-исследовательских средств, которыми можно будет управлять удаленно. Проект планируется завершить к 2028 году.

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]