На Южном полюсе

По Луне за Солнцем

Продолжаем разработку альтернативных вариантов «за Роскосмос», чтобы хоть немного смягчить последствия принимаемых там гениальных решений. В частности, решения отказаться от РН сверхтяжелого класса и заменить ее 4 пусками РН «Ангара-А5В» для реализации одной-единственной высадки на Луну. В прошлый раз мы предложили полностью переформатировать схему лунной экспедиции в пользу дозаправки корабля на Луне. Сейчас сделаем кое-что не столь радикальное, но потенциально полезное. Разумеется, мы находимся в полном сознании и понимаем, что все это только теоретические досуги брюзжащих специалистов («Праздные мысли лентяя», как у Д. Джерома). А Роскосмос посоветуется с более умными, чем мы, людьми (например, с ведущими патриотическими блогерами, как это сделано в вопросе с обликом новой орбитальной станции).

Итак, очевидно следующее: а) вне зависимости от схемы экспедиции Россия не опередит США и Китай б) четырехпусковая схема пригодна для единичных (максимум 2-3) полетов, а не для создания и регулярного снабжения лунной инфраструктуры. В связи с этим вопрос: что можно сделать примечательного за 2-3 полета без первенства? Ясно, что простое втыкание флага в реголит не может оправдать 4 пуска дорогой РН. Да и несколько кило доставленного реголита не смогут. Вот если бы космонавты могли пройти по Луне десятки (лучше сотни) километров и произвести подробную съемку маршрута, это бы чего-нибудь да стоило. Однако не все так просто.

Современным трендом, в отличии от лунной программы прошлого века, является стремление к высадке в полярных районах Луны (см. два первых рисунка), где предполагается наличие водяного льда и неких потенциально полезных летучих веществ в верхнем слое реголита, скопившихся там за миллиарды лет. НАСА проведено моделирование обстановки вблизи Южного полюса луны (см. ролик). Видно, что светотеневая ситуация там неблагоприятная – помимо довольно длинной полной ночи, во время лунного дня Солнце стоит низко, тени длинные. Земля тоже стоит низко над горизонтом, что затрудняет устойчивую радиосвязь. Все это крайне осложняет длительное пребывание корабля на Луне. До сих пор задача пережить лунную ночь рассматривалась разве что применительно к большой лунной базе, лучше всего с ядерным реактором. Можно предположить, что благодаря изотопным источникам тепла и хорошей теплоизоляции можно сохранить ночью посадочный модуль с заполненными топливом баками. Но вот пребывание экипажа в этом корабле потребует слишком больших затрат энергии.

Следовательно, чтобы провести вблизи лунного Южного полюса хотя бы месяц и пройти длинный маршрут, нужно найти зону с благоприятными условиями освещенности, где ночи нет совсем или она хотя бы короткая. Вблизи Южного полюса и вправду есть районы, где освещенная зона составляет более 75% лунных суток, за счет либрации, благоприятного рельефа и т.п. На третьем рисунке мы выделили эти зоны как потенциальные места, пригодные для высадки и длительного пребывания. Но размер этих районов (да еще в сочетании с благоприятным рельефом) составляет несколько километров и про длительные походы можно забыть. В лучшем случае туда можно посадить корабль и надеяться, что за недельное пребывание в темноте он не умрет. А что делать экипажу?

Идти за Солнцем. Мы видим в ролике, что Солнце движет по лунному небу против часовой стрелки. Следовательно, осуществив посадку в местный полдень и двигаясь в земные сутки на столько же, насколько перемещается полуденная точка (примерно на 13 градусов), можно и в следующий, и в последующие дни оставаться также в полуденной зоне. Понятно, что пешком так не пойдешь, нужен достаточно большой луноход с герметичной кабиной. Но, имея такой транспорт, экипаж может за лунный день (27,3 суток) пройти вокруг полюса, все время оставаясь на свету. Мы проложили два маршрута, удовлетворяющих этому требованию (см. рисунки). Протяженность одного маршрута 160 км, другого 127 км. Каждый маршрут начинается и заканчивается в точке, подходящей для посадки и находящейся в зоне высокой освещенности. Маршруты наложены на карту уклонов поверхности, на которой синие участки – зоны минимального уклона, красные – с уклоном 25 градусов и больше. Проходимыми для колесного лунохода могут считаться уклоны до 20 градусов (желтовато-зеленые). Собственно, с учетом этого мы и прокладывали маршрут.

Необходимо иметь в виду, что путь на реальной местности длиннее проложенного на карте раза в два из-за необходимости объезда препятствий, коротких отступлений от маршрута с целью осмотра интересных объектов и т.п. Следовательно, в зависимости от варианта маршрута луноход должен проезжать от 9 до 12 километров в земные сутки. Это вполне реально, т.к. в одной из поездок на маленьком «лунном багги» астронавтам «Аполлона-17» в 1972 году удалось проехать около 20 км за 7 часов. Более того, для преодоления 12 км луноходу вовсе не понадобятся все сутки, достаточно будет 5-6 часов. Остальное время экипаж потратит на исследования района и отдых. Также не надо воспринимать поездку вокруг полюса в качестве «бега от смерти». Начав двигать в местный полдень, экипаж всегда будет иметь несколько светлых суток в запасе на случай непредвиденных задержек.

Каков должен быть луноход для такой поездки? Жизнеобеспечение для двух человек (именно столько собирается отправлять на Луну Роскосмос) будет весить тонну или полторы. Еще тонны полторы собственно герметичный отсек с интерьером и шлюзовым тамбуром. Основываясь на этом, массу лунохода можно оценить минимум в 5-6 тонн, т.е. примерно столько же, сколько может весить взлетный модуль. Собственно, это и есть естественное ограничение – луноход должен быть доставлен в точку высадки с использованием той же посадочной ступени, что используется в лунном корабле. Вспомним, что в свое время герметичный американский луноход MOLAB (не летал) весил менее 4 тонн.

https://yandex.ru/turbo/masterok.livejournal.com/s/3246180.html

Таким образом, для приведенной схемы пилотируемой экспедиции нужно 6 пусков «Ангары-А5В» - 2 для доставки лунохода (заодно отработка посадочной ступени, предварительное исследований района луноходом в автоматическом режиме) и 4 для доставки экипажа. Много? Зато самая длительная и дальняя экспедиция по лунной поверхности будет за Роскосмосом. Точнее, две экспедиции – вокруг южного и Северного полюсов. 12 запусков, да еще отработочные. Складывается достаточно масштабная программа с хорошим результатом на выходе. Да еще не требующая «гонки» за приоритет, которую Россия не может выиграть в принципе.

К сожалению, в других регионах Луны, помимо полярных, «погоню за Солнцем» организовать невозможно. На экваторе она бы потребовала проходить в сутки по 400 км, что нереально. В заключение отметим, что идея похода вокруг Южного полюса Луны принадлежит не нам, она была выдвинута специалистами ГеоХИ РАН в сборнике «Фундаментальные космические исследования» 2014 года. Но у них длина маршрута предполагается равной 400 км и его должен пройти автоматический луноход. Не спеша, за год или два. С остановками на время лунной ночи, спуском в глубокие кратеры для поиска льда и других исследований. Насколько нам известно, гоняться за Солнцем по Луне пока никто, кроме нас, не предлагал.

Источник: yandex.ru