Лунный Дракон27 апреля 2016
года владелец и главный конструктор компании SpaceX Илон Маск написал в
своём Твиттере:
![]() Те, кто не в танке, тут же смекнули, что из текста этого сообщения можно сделать косвенный вывод: Crew Dragon РЕКОМЕНДОВАН для полётов астронавтов к Луне. А если вспомнить, что одной из замечательных особенностей этого космического корабля является его способность совершать пропульсивную посадку, можно задать следующий вопрос: А может ли Crew Dragon доставить людей на Луну и вернуть их обратно на Землю? Можно ли использовать его по тому назначению, для которого 50 лет назад компанией Grumman Aircraft был создан Лунный модуль корабля Аполлон? ![]() Какой ракетой можно отправить Crew Dragon к Луне, и что ещё может потребоваться для того, чтобы такое путешествие стало возможно? Ради ответа на эти вопросы пришлось провести небольшое исследование, результатом которого и является эта статья. Руководство SpaceX может рассматривать её как одну из идей по расширению спектра назначений новых кораблей Crew Dragon. Откроем справочники и посмотрим, что же известно о технических характеристиках этого пилотируемого корабля компании SpaceX: ![]() масса капсулы без багажника (включая 400 галлонов топлива) - 8 тонн, масса топлива (учитывая плотность гептила и амила) - 1,7 тонны, общая тяга 8 двигателей SuperDraco - 544 кН, время работы двигателей - 25 секунд. Зная первую космическую скорость для спутника Луны - 1680 м/сек и время работы двигателей корабля, можно оценить замедление во время посадки (или ускорение во время взлёта), разделив скорость на время, получим a = 67,2 м/сек^2. Это на порядок больше, чем перегрузки, которые испытывали астронавты садившиеся на Луну в лунных модулях Аполлонов, но всё же меньше, чем перегрузки, которые приходится испытывать тем, кто иногда возвращается с орбиты на Землю по баллистическим траекториям в спускаемых аппаратах кораблей Союз. Используя второй закон Ньютона (F=m*a) посмотрим, на что способны двигатели SuperDraco: делим 544000 Н на 8000 кг и получаем 68 м/сек^2. Формально тяги 8 двигателей для посадки на Луну должно хватить, но о комфорте для лунавтов во время такой посадки говорить не приходится. Перегрузка в 7 земных G хоть и в течении 25 секунд - удовольствие лишь для экстремалов. И для взлёта с Луны топлива не остаётся. Без дозаправки на Луне экспедиция на её поверхность с помощью корабля Crew Dragon энергетически НЕВОЗМОЖНА. Интересно, что дозаправка делает такую экспедицию похожей на исторический вояж Конрада и Бина на Аполлоне-12 (в ноябре 1969 года) к ранее прилетевшему на Луну аппарату Сервейер-3. ![]() Сначала на Луну отправляется танкер с топливом (и автоматически садится там), а затем ему в догонку стартует пилотируемая экспедиция. К счастью корабль Crew Dragon способен осуществлять прецизионно точную посадку и до танкера нашим гипотетическим путешественникам не придётся бегать с канистрами за 200 метров (как Конраду и Бину к Сервейеру-3). ![]() Кстати, танкер поможет осмотреть местность вокруг и заранее выбрать поблизости удобную для посадки астронавтов площадку. Таким образом мы видим, что Илон Маск сказал правду (хоть и не всю), - его новый пилотируемый корабль способен сесть на Луну, а после дозаправки и вернуться на орбиту спутника Луны. Но как ему туда добраться? И как ему вернуться на Землю? К сожалению самая мощная ракета компании SpaceX - Falcon Heavy ничем помочь не сможет, она способна отправить к Луне лишь ПН массой 13,6 тонны, а этого хватит лишь для облёта Луны, но не для посадки на её поверхность. ![]() К счастью НАСА давно работает над собственной сверх-тяжёлой ракетой SLS и обещает создать целый спектр её конфигураций: ![]() Нам нужна вторая слева ракета, способная вывести на НОО ПН массой 105 тонн. Она способна отправить к Луне груз массой 33 тонны, и нам этого вполне хватит. А как же должен выглядеть наш Лунный Дракон на пути к Луне? Увы, ему придётся поменять свой красивый багажник на дополнительный сервисный отсек с топливом и двигателем для торможения возле Луны (0,7 км/сек), и для старта с орбиты Луны при возвращении на Землю в конце путешествия. Выглядеть он может как-то так: ![]() Я использовал рисунки знакомого итальянского космического иллюстратора Giuseppe De Chiara. (Джузеппе, прости меня, не было времени с тобой связаться и спросить твоего разрешения) Масса сервисного отсека корабля Аполлон - 24 тонны, а масса нашего - может быть поменьше, потому что тормозить возле Луны ему придётся не 45 тонн, а гораздо меньше (правда к Земле возвращать нужно будет чуть большую массу, чем у командного отсека Аполлона - 6,3 тонны вместо 5,5). Итак, изложем в должной последовательности все этапы гипотетического полёта Лунного Дракона в царство Селены: 1. На Луну отправляется танкер с топливом для Лунного Дракона. Автоматически садится в заданном районе, выполняет самодиагностику и рекогносцировку. Тут никаких проблем не ожидается, на Луну кто только ни садился - и советские Луноходы и американские Сервейеры и даже китайский Нефритовый Кролик. (Правда 1,7 тонн топлива никто из них туда ещё не доставлял) 2. Ракетой SLS (Block IA Crew) Лунный Дракон отправляется к Луне. ![]() 3. Двигателем дополнительного сервисного отсека Лунный Дракон тормозится возле Луны до орбитальной скорости и переходит на орбиту её спутника. 4. Посадочная капсула отделяется и совершает посадку на Луну. 5. Лунавты выбираются из своего корабля и производят его дозаправку. ![]() 6. Путешественники делают обязательный флаговтык, селфи, расставляют приборы нового комплекта DLSEP, собирают лунные камни для сувениров (и для того, чтобы заткнуть ими рты идейных противников), выбрасывают свои памперсы и прочие отходы. ![]() 7. Лунный Дракон взлетает с Луны и пытается догнать оставленный на орбите дополнительный сервисный отсек. ![]() 8. Осуществляется поиск, сближение и стыковка капсулы и сервисного отсека. Конечно непривычно выглядит стыковка через тепловой щит Дракона. Но если учесть, что из этого щита появляются четыре ноги (во время посадки) и это не влияет на работоспособность щита, то появление ещё одного конструктивного элемента на той же поверхности не должно стать неразрешимой проблемой. ![]() 9. Включением двигателя сервисного отсека корабль переводится на трассу полёта к Земле. Вряд ли в баках сервисного отсека после этого останется 1,7 тонны топлива (гептил + амил). Но хотелось бы третий раз заправить баки капсулы перед посадкой на Землю. Впрочем, атмосфера позволяет садиться на тряпках (пардон, на парашютах, которых у него целых четыре). ![]() 10. Происходит вход в атмосферу со второй космической скоростью (для этого тепловой щит Дракона заранее потребуется усилить) и на всякий случай привычное приводнение в океане (не стоит выпендриваться садясь на сушу, после такого непростого приключения). ![]()
Ну и как Вам такое
путешествие? Лично я огорчён тем, что Илона Маска
интересует только Марс.
27 февраля 2017 года.
P.S. В это трудно поверить, но через три часа после того как этот текст был написан, Илон Маск сообщил, что собирается отправить в облёт Луны двух космических туристов. Мистика какая-то!
|