У НАСА большие планы на Луну. В рамках программы «Артемида» НАСА планирует создать программу «устойчивого исследования и освоения Луны». Она будет включать в себя создание Lunar Gateway — орбитальной среды обитания, которая облегчит полёты на поверхность и обратно, а также базового лагеря Artemis Base Camp, который позволит проводить длительное пребывание. В рамках программы Commercial Lunar Payload Services (CLPS) НАСА заключило контракты с такими коммерческими партнёрами, как SpaceX и Blue Origin, на доставку научных экспериментов и экипажей на лунную поверхность.
Однако ожидается, что эти усилия приведут к созданию постоянного форпоста и присутствию человека на Луне. Для этого потребуется гораздо больше услуг по обслуживанию экипажей и полезной нагрузки, чтобы обеспечить их долгосрочное существование. В недавно опубликованном техническом документе «Грузы для лунной поверхности» исследователи НАСА выявили значительный разрыв между существующими возможностями доставки грузов и будущим спросом. В документе указывается, что растущий спрос на грузы можно удовлетворить только путём создания «смешанного флота грузовых посадочных аппаратов».
Основные выводы
Как указывают авторы статьи, в документе NASA «Определение архитектуры проекта "Луна — Марс"» (ADD) (редакция A) говорится о необходимости широкого спектра систем посадки. В разделе 3 (подраздел 1.4.8.4) ADD рассматривает программу CLPS и потребность в грузовых посадочных аппаратах как часть более широкой темы транспортных систем:
«Исследование лунной поверхности потребует доставки активов, оборудования и предметов снабжения на лунную поверхность. Хотя некоторые предметы снабжения и оборудование могут быть доставлены вместе с экипажем на HLS, грузовые посадочные аппараты обеспечивают дополнительную гибкость и возможности для активного исследования. В сегменте HLR исследовательской кампании дополнительная доставка грузов может быть обеспечена с помощью провайдерских посадочных аппаратов НАСА CLPS».
На сегодняшний день НАСА выбрало четырнадцать компаний, которые будут доставлять полезные грузы в рамках сегмента исследования Луны с возвращением человека (HLR). В их число входят SpaceX, Blue Origin, Ceres Robotics, Sierra Nevada Corporation и Tyvak Nano-Satellite Systems, выбранные в ноябре 2019 года для доставки экипажа и грузов. Кроме того, ещё девять компаний получили контракты на проведение научных экспериментов в 2018 и 2022 годах, такие как Firefly Aerospace, Intuitive Machines, Lockheed Martin Space, Moon Express и Astrobotic — первый коммерческий поставщик, запустивший миссию к Луне (Peregrine-1), которая, к сожалению, не приземлилась на лунную поверхность.
Однако по мере перехода программы Artemis от HLR к другим сегментам потребность в доставке грузов резко возрастёт. Как указано в ADD, это будет включать сегмент Foundational Exploration (FE), который совпадёт с Artemis IV и Artemis V (в настоящее время запланированными на 2028 и 2030 годы соответственно) и будет состоять в расширении НАСА «лунных возможностей, систем и операций, поддерживающих сложные орбитальные и поверхностные миссии». После Артемиды VI, которая состоится в 2031 году, НАСА планирует отправлять на Луну по одному экипажу в год.
На этом этапе начнётся сегмент Sustained Lunar Evolution (SLE), состоящий из «возможностей, систем и операций для поддержки регионального и глобального использования (наука и т.д.), экономических возможностей и стабильного присутствия людей на Луне и вокруг неё».
Растущий спрос
Чтобы оценить растущую потребность в лунных посадочных аппаратах и транспортных системах, НАСА проанализировало репрезентативную выборку планируемых грузов для программы «Артемида» и потенциальные потребности. Эти потребности снова разбиты по сегментам, а каждый образец представлен потенциальным диапазоном массы (см. таблицу ниже). Они также включают разовые полезные нагрузки для жилья, систем мобильности, электропитания и связи, морозильные камеры, различные научно-технические полезные нагрузки, а также периодические миссии по доставке материально-технических средств, которые будут включать продукты питания, воду, воздух, запасные части и другие предметы первой необходимости.
Авторы отмечают, что первые миссии с экипажем на звездолётах HLS («Артемида» III и IV) будут непродолжительными, поэтому посадочные аппараты смогут нести необходимые припасы. Однако в будущих миссиях потребуются дополнительные элементы поверхности, чтобы обеспечить более длительные миссии, диапазон исследований и размер экипажа. Например, по мере перехода сегмента возвращения человека на Землю к фундаментальному исследованию, планируемые и потенциальные полезные нагрузки в образце отражают эти растущие потребности.
В качестве примера можно привести доставку лунного транспортного средства (LMV), технологии вертикальных солнечных батарей, мобильного ретранслятора лунной поверхности, системы IP-мобильности, ровера «Эндюранс», морозильника для возвращения образцов и реактора Fission Surface Power (FSP) (расширение проекта НАСА Kilopower). Эти полезные нагрузки позволят осуществлять внекорабельную деятельность (EVA), обеспечивать электропитание и связь для будущей среды обитания, а также проводить миссии по возвращению образцов из бассейна Южного полюса — Эйткена.
Кроме того, НАСА ожидает доставку элементов, составляющих базовый лагерь «Артемида». Сюда входят герметичный ровер — он же Habitable Mobility Platform (HMP) — и начальная поверхностная среда обитания — Lunar Foundation Surface Habitat (LFSH), которая впоследствии будет использоваться для создания регулярных поверхностных сред обитания. Они также рассматривают логистические потребности для экипажей из двух человек, работающих с HMP, и экипажей из четырёх человек, работающих в LFSH. В ходе сегмента устойчивой лунной эволюции будут осуществляться поставки, связанные с созданием пилотной установки ISRU, а также текущие логистические потребности.
В целом, по прогнозам НАСА, будущие потребности в грузах составят от 2500 до 10 000 кг в год для ежегодной периодической логистики. Они также прогнозируют, что во время кампании «Основательное освоение» иногда будут осуществляться крупные поставки грузов (роверов или жилых модулей) весом до 15 000 кг. В техническом документе «Движущие силы и потребности лунной мобильности», входящем в серию «Архитектура 2024 от Луны до Марса», приводится подробное описание логистических требований.
Возможности
Что касается текущих возможностей доставки полезной нагрузки, авторы отмечают сотрудничество НАСА с частной промышленностью и международными партнёрами. К ним относятся программы CLPS, HLS и Human-class Delivery Landers (HDL), отвечающие за разработку посадочных аппаратов для экипажа и грузов. Между тем, такие международные партнёры, как Европейское космическое агентство (ESA) и Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), сотрудничают в области потенциальных услуг по доставке грузов. Как они демонстрируют, небольшие полезные нагрузки весом до 500 кг (1100 фунтов), которые будут поддерживать логистику в сегменте SLE, находятся в пределах возможностей программы CLPS.
Более тяжёлые грузы, включающие элементы базового лагеря «Артемида», составляют от 12 000 до 15 000 кг, что соответствует возможностям программы HDL. Таким образом, остаётся промежуток между 500 кг и 12 000 кг, на который приходится подавляющее большинство необходимых полезных нагрузок в сегменте FE. Эти полезные нагрузки являются основой для долгосрочных планов НАСА по программе «устойчивого исследования и освоения Луны». Поэтому спрос на эти элементы и соответствующие вспомогательные услуги высок.
Дополнительные соображения
Помимо доставки грузов, посадочные аппараты должны обеспечивать доступ к различным местам в бассейне Южного полюса — Эйткена, которые отвечают целям миссии. Конкретные места, которые названы, включают кратер Боярышник, вершину возле кратера Шеклтон, обод кратера Фаустини, кратер Де Герлаш, Малаперт Мастиф и соединяющие их хребты, охватывающие область площадью около 500 км2 (310 миль2). Эти места являются ключевыми для солнечных батарей, сбора льда и транспортных сетей.
НАСА также выявило пробелы в области возвращения лунных грузов и образцов, где возможности существующих аппаратов значительно превышают возможности возвращения. В связи с этим в «Белой книге» рекомендован ряд поставщиков грузов, которые обеспечат разнообразие и гибкость. Такой подход учитывает «некоторые ключевые уроки, извлечённые из опыта работы Международной космической станции, в том числе необходимость разнородного резервирования, чтобы избежать ситуации, когда любая система становится единой точкой отказа».
В заключение можно сказать, что НАСА выявило «существенный архитектурный пробел в возможностях посадочного аппарата», который будет расти по мере продолжения сегмента фундаментальных исследований и перехода к этапу устойчивой лунной эволюции. Но, как отмечают специалисты, это открывает широкие возможности для НАСА и промышленных партнёров по созданию смешанного флота грузовых посадочных аппаратов, которые «удовлетворят потребности в доставке грузов, обеспечат более длительные миссии, отправят на поверхность больше членов экипажа и позволят расширить зону исследования». Это, по их словам, необходимо для достижения целей архитектуры миссии НАСА «От Луны до Марса».
Дополнительные подробности, касающиеся услуг по обслуживанию и транспортировке полезной нагрузки, представлены в другом документе «Движущие силы и потребности лунной мобильности», выпущенном одновременно с вышеупомянутым документом. Эти и другие соображения будут более подробно рассмотрены в обзоре концепции архитектуры 2024 года (2024 ARC), который должен быть опубликован в конце этого года. В этот обзор войдут документы, посвящённые стратегии НАСА в отношении лунной поверхности и потребностям в возвращении грузов.
Advisers
А теперь представьте, какие были бы программы..., если бы не "закрыли" проекты советской космонавтики вместе с государством.... Один Буран чего стоил, до сих пор по сути никто не может повторить...
Popadanec
Закрыл кто? Оно само себя переварило и сдохло. Буран летал буквально на последние деньги. Да и строили не особо понимая зачем. Как средство тырить чужие спутники он не годился, а для запусков модулей станции, был ядовитый Протон, но Казахстан не жалко, степей много.
По другим полётам, деньги тратились с чудовищной неэффективностью, даже зная, что аппарат не долетит, его всё равно запускали на авось. Оттого и первое место по запускам, но не первое по результативности. Некоторые, количество запусков как достижение приводят, не понимая что там где США достигало цели с одного двух запусков, СССР, требовалось минимум пяток.
Advisers
Это не совсем так..., вернее совсем не так. Даже Маск, наверное, мог бы привести вам аргументы, но я не буду. )
vassabi
а что Маск? ему в свое время не продали даже остатки советской ракетной техники. А уж при живом ссср он бы только как Анжела Дэвис (или Л.Х. Освальд) мог бы приехать, а не чтобы что-то там летающее купить ...
Скажите, Вы хотя бы читали Б. Чертока "Ракеты и люди" ?
amazingname
Коллега скорее всего имел ввиду, что запуск недо-проектированных ракет не такая уж плохая стратегия. Если у вас есть деньги чтобы подключить тысячи талантливых инженеров, создать тысячи дорогих испытательных стендов, тогда да, можно запустить с первого раза. Если таких ресурсов нет, можно просто грохнуть десяток плохо спроектированных ракет, чтобы научиться на ошибках и создать совершенство. Это не глупый путь, это просто другой путь.
Advisers
"Если у вас есть деньги чтобы подключить тысячи талантливых инженеров, создать тысячи дорогих испытательных стендов, тогда да, можно запустить с первого раза."
- можно...., а можно и не запустить..., это и не необходимые и не достаточные условия... )
Popadanec
Так в том то и проблема, совершенства не было. Было статистически долетевшее, когда погрешности изготовления совпадало так, что оно кое как минимально выполняло миссию, чтобы можно было объявить об этом "успехе" на весь мир.
И чем дальше летели аппараты, тем хуже всё было. Луну более менее быстро освоили. Венера и Марс, уже стали тем пределом, на которые уже сесть было выигрышем в лотерею. А уж что то дальше и вовсе шансов не было. Тогда как США запустили те же Вояджеры, которые до сих пор летят и ставят точку в уровне космонавтики СССР.
В СССР всё было. И талантливые инженеры и испытательные стенды и даже понимание что конкретно надо исправить чтобы долетело. Но они всё равно запускали на авось. Это не другой путь, это просто неэффективная трата средств.
Если говорить конкретно, то это к примеру и чаще всего электроника. Были известны её параметры, живучесть и долговечность. А так же "оптимизация" на производстве, позволявшая сэкономить деньги, но на порядки уменьшающее ресурс.
vassabi
нет никакого "первого раза".
Даже если у вас есть горы денег и орды готовых гениальных специалистов - вы все равно будете "грохать" десятки и сотки всяких штук.
Вы просто будете называть их "ну, это нащ испытательный стенд №100500", а то что он с баками и движком внизу - "ну, это же не настояшая ракета" (вон, недавно такой "испытательный стенд" у китайцев взлетел. А сколько взрывов на них бывает - но это же не ракета :D )
А потом, когда они навзрываются и нападают - тогда все эти демонстраторы разных размеров (включая "это всего лишь все три ступени, но это еще не ракета") положат в коробку. После чего эти проверенные части одной машины соберут и выкатят все вместе, со словами "ну, вот это настоящая ракета".
amazingname
Вроде того. Например телескоп Джеймс Уэбб завелся с первого раза в космосе, но это было очень долго и очень дорого.
Popadanec
Почему же тогда для ЕС/США фейлы исключение, а не норма? Большинство аппаратов запустили с первого раза, сразу успешно. Если что то отказывало, то не весь аппарат крякался, а какие то отдельные функции/инструменты. В крайнем случае со второго, если это не частник с нулевым опытом работы.
Есть два типа подхода кмк. Тщательные испытания каждого узла и в целом, постройка двойника для тестов программ, долго но как правило надёжно. И партия сказала запустить к такой то дате, хоть металлолом, но запустить.
Advisers
"Скажите, Вы хотя бы читали Б. Чертока "Ракеты и люди" ?" - нет, спасибо, может быть найду время, почитаю. Спасибо.
"ему в свое время не продали даже остатки советской ракетной техники" - и какое отношение это имеет к тому, что я упомянул Маска? Разве я что-то писал о продажах?
vassabi
это было к слову о советской великой космической программе. От нее конечно много осталось на земле - огромные космодромы, заводы, разные старинные учебники и справочники, но функционально (т.е. та часть, где "новые ракеты с новыми спутниками" производится и запускается) - она уже не просто сокращается, она весьма стремительно повторяет путь динозавров.
Advisers
Главное - это люди и научные школы...
vassabi
вы же понимаете, что если там не появляется нового знания и практик, то это будут уже ненаучные школы ?
Popadanec
Об этом уже лет десять как трубят. Старые специалисты уходят на пенсию, а взамен им вообще не приходят или приходят с нулевой подготовкой.
Целые пласты накопленной информации теряется, даже сама власть уже признаёт, что компетенции потеряны.
Revolt-or-die
А что именно никто не может повторить, автоматическую посадку?
Popadanec
В СССР её делали, потому что их ракеты/корабли были(и остаются) с низкой надёжностью. Казалось бы технологии годами отрабатывают, но тот же Протон стабильно успешно взлетал в девяти случаях из десяти.
В США надёжность серийных ракет куда выше. По сути РН шаттла подвел лишь один раз и то из за погодных условий, под которые он не проектировался. Отлетающая пена же из серии лотереи. Она каждый раз отлетала и даже била по кораблю, но т.к. ничего не случалось(не считая незначительных сколов плиток), думали что опасности она не несёт.
Advisers
"
Луна - первое небесное тело, на которое с Земли стали отправлять космические аппараты, и единственный внеземной астрономический объект, где побывал человек. Первыми в конце 1950-х годов к реализации своих лунных программ приступили СССР и США. 17 августа 1958 года США предприняли попытку запустить к Луне космический аппарат Pioneer-0. 23 сентября того же года СССР попытался вывести в космос аппарат "Луна-1А". Однако оба запуска потерпели неудачу из-за аварий ракет-носителей.
Всего с 1958 года к настоящему моменту с целью исследования к Луне было предпринято и отправлено как минимум 134 миссии (включая малые аппараты, выводимые попутно) восемью странами и Европейским космическим агентством, из них 60 потерпели неудачу (с учетом Peregrine) и 8 были частично успешными."
https://www.google.com/amp/s/tass.ru/info/19693489/amp
Advisers
"
Американские программы Pioneer, Ranger и Surveyor
В рамках программы Pioneer, которая была разработана для исследования межпланетного пространства и некоторых небесных тел Солнечной системы, США в 1958-1960 годах пытались отправить автоматические аппараты к Луне. Запущенный 17 августа 1958 года Pioneer был потерян из аварии ракеты-носителя Thor-Able. Следующим трем аппаратам не хватило расчетной скорости для выхода на траекторию к Луне. Pioneer 4 (по счету был пятым) удалось частично достичь цели - он пролетел в 60 тыс. км от небесного тела. Попытки запуска последних четырех аппаратов провалились из-за аварий ракет-носителей. В целом из 9 попыток отправить Pioneer к Луне только 1 была частично успешной.
В 1961-1965 годах США реализовывали программу Ranger с целью получить изображения Луны с близкого расстояния. Первый запуск автоматического аппарата оказался неудачным из-за проблем ракеты-носителя. Ranger-2 не смог выйти на траекторию полета к Луне из-за неисправности гироскопа. Ranger-3 пролетел мимо Луны из-за ошибки системы наведения, Ranger-5 - из-за сбоя питания. У Ranger-4 из-за неполадки таймера не раскрылись солнечные батареи, и он врезался в Луну, не передав полезных данных. Шестой аппарат также столкнулся с Луной, не успев передать изображения из-за неисправности камеры. Таким образом, из запущенных девяти аппаратов только три последним удалось выполнить свою миссию.
Следующей лунной программой США стала Surveyor. Ее задачей было осуществление мягкой посадки на поверхность спутника Земли. В отличие от предыдущих американских лунных программ, первый полет был удачным - 2 июня 1966 года Surveyor-1 успешно прилунился. Следующий аппарат (Surveyor-2), запущенный в том же году, разбился при посадке по причине отказа одного из двигателей. В 1967 году Surveyor-4 за две с половиной минуты перед прилунением перестал выходить на связь. В итоге из запущенных в 1966-1968 годах семи аппаратов два не смогли выполнить свои задачи."
https://tass.ru/info/19693489
Advisers
"
Пилотируемая программа Apollo (США)
Первыми отправить человека на Луну удалось американцам в рамках программы Apollo. Однако ее начало было омрачено катастрофой Apollo-1, экипаж которого погиб 27 января 1967 года во время предполетных испытаний на земле в кабине космического корабля при пожаре. Возгорание произошло из-за короткого замыкания, источник которого так и не был установлен. К катастрофическим последствиям оно привело из-за применения горючих материалов в кабине и неудачной конструкции люка.
Вторая неудача в рамках программы произошла в апреле 1970 года, когда по пути к Луне у Apollo-13 взорвался бак с кислородом, что привело к выходу из строя основной энергетической установки корабля и проблемам с системой регенерации воздуха. Экипажу в составе трех астронавтов удалось благополучно вернуться на Землю. Причиной аварии стал недосмотр при проектировании баков с жидким кислородом: их электронные системы первоначально были рассчитаны на напряжение 28 вольт, затем их переделали на 65 вольт, однако специалисты NASA и подрядчики забыли заменить напряжение у контактов термостатов. За две недели до старта Apollo-13 во время испытаний из-за подачи большого напряжения контакты расплавились. Бак взорвался, когда астронавты во время полета включили в нем подогрев.
В общей сложности в рамках программы Apollo было выполнено девять пилотируемых полетов к Луне (в том числе шесть высадок на поверхность спутника Земли). Из них успешными были все, кроме Apollo-13."
https://tass.ru/info/19693489
Advisers
А что потом..., казалось бы, ведь уже давно..., успешно...., научились.... и летать к Луне, и бегать и ездить по Луне...:
"Неудачные миссии других стран за последние пять лет
В 2019 году неудачу потерпела миссия израильского частного межпланетного зонда "Берешит", предназначенного для посадки на Луну. Он был создан некоммерческой организацией SpaceIL при участии Израильского космического агентства. "Берешит" был запущен 22 февраля 2019 года ракетой-носителем Falcon 9 американской компании SpaceX с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США). 11 апреля 2019 года "Берешит" разбился при посадке на поверхность Луны.
22 июля 2019 года Индия запустила автоматическую станцию "Чандраян-2" при помощи ракеты-носителя LVM3, стартовавшей из Космического центра им. Сатиша Дхавана на острове Шрихарикота в Бенгальском заливе. Основной целью миссии была доставка в район южного полюса спутника Земли посадочной платформы "Викрам" с луноходом "Прагьян". Однако 6 сентября 2019 года посадка на Луну модуля "Викрам" потерпела неудачу, связь с ним была потеряна высоте 2,1 км от лунной поверхности.
16 ноября 2022 года США запустили из Космического центра им. Джона Кеннеди в штате Флорида ракету-носитель SLS (Space Launch System) с космическим кораблем Orion в рамках лунной программы Artemis, который успешно осуществил полет вокруг Луны и вернулся на Землю 11 декабря того же года. При этом 4 малых лунных аппарата, запущенных вместе с Orion, не смогли выполнить свои задачи. Среди них был японский посадочный модуль OMOTENASHI, предназначавшийся для отработки технологии "полужесткой" посадки на поверхность спутника Земли. Остальные аппараты принадлежали США.
11 декабря 2022 года с космодрома на мысе Канаверал при помощи ракеты-носителя Falcon 9 была запущена международная миссия - японский посадочный аппарат Hakuto-R с планетоходом Rashid Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) и малым японским планетоходом-роботом SORA-Q. 25 апреля 2023 года Hakuto-R в последние секунды перед посадкой резко ускорился и связь с ним была потеряна. По мнению специалистов, космический аппарат совершил жесткую посадку на Луну. Миссия была признана неудачной.
11 августа 2023 года с космодрома Восточный (Амурская область) был осуществлен запуск АМС "Луна-25", которая стала первым космическим аппаратом в современной России, отправленным к естественному спутнику Земли. 16 августа автоматическая станция вышла на окололунную орбиту, где провела научные наблюдения и измерения. Но свою основную задачу - посадку в районе южного полюса Луны - она не выполнила. 19 августа связь с "Луной-25" была потеряна. Как сообщили в Роскосмосе, из-за нештатного функционирования бортового комплекса управления АМС не смогла перейти на предпосадочную орбиту и упала на поверхность спутника Земли. "
https://tass.ru/info/19693489
Advisers
"НАСА публично признало очевидную для специалистов вещь: для высадки в 2025 г. мало что готово, включая в первую очередь такой важнейший элемент, как посадочный модуль, говорит научный сотрудник ИМЭМО РАН Александр Ермаков. По его словам, в куда «более плотной» по количеству запусков первой лунной программе Apollo за полтора года до высадки уже летал в беспилотном режиме готовый лунный модуль (Apollo-5), а у Artemis пока нет конкретного понимания его корректной работоспособности."
https://www.vedomosti.ru/politics/articles/2024/01/11/1014506-pochemu-sroki-lunnoi-missii-nasa-sdvinuli-na-god
"Popadanec
вчера в 09:04
Так в том то и проблема, совершенства не было. Было статистически долетевшее, когда погрешности изготовления совпадало так, что оно кое как минимально выполняло миссию, чтобы можно было объявить об этом "успехе" на весь мир."
Ну вот судя по результатам..., "статистически делетевшее"... особо как-то не помогло...)
Popadanec
"Берешит", первая посадка на Луну для всей страны.
"Викрам" первая посадка на Луну для всей страны.
"SLS", доп нагрузка кубсаты вещь вообще короткоживущая и ненадёжная. А их ещё и на Луну отправили, где условия куда хуже чем на НОО Земли. Мало того, большую часть разрабатывали не космические агентства с опытом, а студенты из разных институтов без особого опыта. Может у них батареи банально разрядились от долгого полёта, может ещё что. Но, меньше половины потерянных кубсатов, это вообще не показатель.
"Hakuto-R", первая посадка на Луну для всей страны.
"Луна-25" Название проекта призвано подчеркнуть преемственность советской лунной программе, последний аппарат которой, «Луна-24», был запущен в 1976 году. Дальше что то комментировать? Страна давно уже признала факт потери компетенций. Старики ушли на пенсию, опыт передавать не кому.
Advisers
"Popadanec
14 июл в 20:38
Закрыл кто? Оно само себя переварило..."
- вот и здесь... "оно само..." ))