Лунная миссия «Чанъэ-5» (Китай)
18 июля 2017
Китайская Народная Республика продолжает работать над своими проектами в ракетно-космической области. Пожалуй, наиболее смелым и амбициозным является проект изучения Луны. В рамках собственной лунной программы китайские специалисты уже разработали и воплотили в жизнь несколько проектов, и продолжают работать над новыми космическими аппаратами. В ближайшем будущем к Луне будет отправлен очередной аппарат. Впервые в истории китайской космонавтики планируется доставить на Землю образцы лунного грунта.
Напомним, первые шаги в деле исследования единственного естественного спутника Земли китайская ракетно-космическая отрасль сделала достаточно давно. Первые реальные результаты были получены в 2007 году. 24 октября 2007-го состоялся запуск ракеты-носителя с космическим аппаратом «Чанъэ-1». Этот аппарат и все последующие разработки «лунного назначения» получили свое имя в честь персонажа китайской мифологии, имевшего прямое отношение к Луне (в некоторых мифах Чанъэ даже называется богиней Луны). Через несколько дней лунный модуль вышел на заданную орбиту и приступил к сбору сведений о поверхности Луны. В течение года аппарат вел съемку поверхности спутника, необходимую для составления его подробной трехмерной карты. 1 марта 2009 года изделие «Чанъэ-1» было сведено с орбиты и упало на поверхность Луны.
Тяжелая ракета-носитель "Чанчжэн-5" перед первым стартом, ноябрь 2016 г. Фото Китайской академии космических технологий / cast.org.cn
1 октября 2010 года стартовала миссия «Чанъэ-2». На этот раз целью космического аппарата было изучение заданного района Луны, в котором предполагалось произвести мягкую посадку следующего лунного модуля. После всех требуемых действий аппарат «Чанъэ-2» был выведен в точку Лагранжа L2 (система Земля-Луна), а затем отправлен навстречу астероиду (4179) Таутатис. В конце 2012 года были сделаны снимки небесного тела, после чего исследовательский аппарат отправился в глубокий космос.
Облет Луны со съемкой ее поверхности был первым этапом китайской лунной программы. В рамках второго этапа предлагалось доставить к естественному спутнику посадочный модуль с планетоходом на борту. В первых числах декабря 2013 года к Луне отправили модуль «Чанъэ-3» с луноходом «Юйту» («Нефритовый заяц» – спутник Чанъэ). В середине месяца аппарат совершил мягкую посадку в заданном районе. Примечательно, что эта миссия сделала КНР третьей страной в мире, сумевшей посадить исследовательский аппарат на Луну. Ранее это удавалось только Советскому Союзу и Соединенным Штатам. После выполнения посадки задачи миссии «Чанъэ-3» были решены лишь частично в связи с различными техническими проблемами.
В настоящее время ракетно-космическая отрасль Китая занимается подготовкой к проведению третьего этапа программы по исследованию Луны. На этот раз задачей космических аппаратов является не только высадка на поверхности спутника, но и сбор образцов грунта с последующей их доставкой на Землю. Решить такую задачу предполагается в ходе миссии «Чанъэ-5». Кроме того, для проработки некоторых вопросов пришлось разработать вспомогательный космический аппарат «Чанъэ-5Т1».
Посадочный модуль станции "Чанъэ-3". Фото Spaceflight101.com
Перед подготовкой к запуску миссии «Чанъэ-5» было принято решение о проведении предварительных исследований при помощи станции-аналога «Чанъэ-5Т1». В отличие от полноценной автоматической лунной станции, изделие с литерами «5Т1» имело в своем составе только служебный модуль на платформе DFH-3A и спускаемый аппарат. Задачей миссии был облет Луны по заданной траектории с последующим возвратом на Землю и сбросом спускаемого аппарата. Такой полет должен был показать потенциал разрабатываемого космического аппарата «Чанъэ-5», а также был нужен для определения необходимых доработок.
23 октября 2014 года ракета-носитель «Чанчжэн-3С» стартовала с космодрома Сичан (провинция Сычуань) и вывела космический аппарат «Чанъэ-5Т1» на заданную траекторию. На полет к Луне и прохождение по ее орбите ушло около пяти суток, после чего аппарат направился обратно к Земле. 31 октября служебный модуль сбросил спускаемый аппарат, после чего тот приземлился в автономном районе Внутренняя Монголия. В течение нескольких следующих недель был проведен ряд корректировок орбиты, после чего «Чанъэ-5Т1» вновь отправился к Луне. В конце ноября аппарат вывели на орбиту вблизи точки Лагранжа L2, где его планировалось держать для проведения новых исследований.
В начале 2017 года китайские средства массовой информации опубликовали сведения о текущем состоянии проекта «Чанъэ-5» и нынешних планах космической отрасли. К этому времени Китайское национальное космическое управление и предприятия ракетно-космической отрасли успели достаточно далеко продвинуться в деле подготовки будущей миссии. Кроме того, к январю были определены сроки запуска нового космического аппарата. Так, первые результаты нового проекта должны быть получены уже в этом году.
Луноход "Юйту" на поверхности Луны. Фото Spaceflight101.com
Согласно официальным сообщениям, запуск миссии «Чанъэ-5» состоится в ноябре. К концу месяца автоматическая лунная станция выйдет на орбиту спутника Земли и затем сбросит посадочный модуль, задачей которого станет проведение исследований на поверхности и сбор образцов. При отсутствии серьезных проблем технического характера уже к началу следующего года в руках китайских ученых окажутся новые порции реголита, причем в достаточно большом количестве.
По имеющимся данным, автоматическая станция «Чанъэ-5» будет представлять собой достаточно крупный и тяжелый комплекс, состоящий из нескольких основных компонентов. Для решения всех возложенных задач будут использованы модули со специальным оборудованием общей массой 8200 кг. В связи с этим запуск станции будет осуществлен ракетой-носителем тяжелого класса «Чанчжэн-5».
Эта ракета имеет трехступенчатую конструкцию и способна выводить на низкую околоземную орбиту до 25 т груза. Двигатели разных ступеней и ускорителей используют керосин или сжиженный водород с жидким кислородом в качестве окислителя. В начале ноября прошлого года ракета «Чанчжэн-5» совершила свой первый полет. Второй и последний на данный момент запуск состоялся 2 июля этого года. Оба раза ракеты стартовали с космодрома Вэньчан (о. Хайнань). Следующий запуск запланирован на ноябрь. Полезной нагрузкой ракеты-носителя при этом станет станция «Чанъэ-5». В дальнейшем ракета нового типа может вновь быть использована в рамках лунной программы.
Для решения задачи сбора лунного грунта с последующим возвращением образцов на Землю космический аппарат «Чанъэ-5» должен состоять из нескольких основных компонентов: орбитального, посадочного, взлетного и возвращаемого модуля. Также ранее публиковалась информация о возможности использования планетохода, однако в дальнейшем, по-видимому, такое изделие было решено перенести в следующую миссию. Таким образом, сбор проб грунта будет производиться в непосредственной близости от посадочного модуля. Тем не менее, нельзя не отметить, что и в таком случае успешное завершение миссии станет для китайской космонавтики настоящим прорывом.
Лунная миссия «Чанъэ-5» (Китай)
Экспериментальный космический аппарат "Чанъэ-5Т1". Рисунок Space.skyrocket.de
Одной из наиболее крупных частей перспективного комплекса станет орбитальный модуль, призванный обеспечить доставку прочих компонентов к Луне и обратно к Земле. Он получает цилиндрический корпус, на бортах которого располагаются раскладываемые в полете солнечные батареи. Также модуль оснащен силовой установкой с топливными баками, аппаратурой управления и кожухом-корпусом для соединения с посадочным модулем. Внутри кожуха будет располагаться отдельный возвращаемый модуль.
Согласно опубликованным изображениям, посадочный модуль будет представлять собой платформу с несколькими легкими трубчатыми опорами и набором специальной аппаратуры. Его предлагается оснастить солнечными батареями, аккумуляторами, средствами управления и устройствами для сбора грунта. Крыша корпуса этого изделия станет стартовым столом для взлетного модуля. Таким образом, посадочный модуль сможет собрать пробы и обеспечить их доставку на лунную орбиту. По имеющимся данным, общая масса посадочного модуля будет составлять 1200 кг.
На корпусе посадочного модуля предлагается устанавливать систему сбора грунта, использующую принцип ударного бурения. С помощью подвижной опоры бур будет подводиться к поверхности грунта, после чего сможет высверливать в нем небольшие лунки. Для транспортировки проб были разработаны специальные цилиндрические контейнеры. После загрузки пробы контейнер будет герметично закрываться и помещаться в соответствующий объем взлетного модуля. Утверждается, что космические аппараты смогут привезти на Землю 2 кг реголита.
Спускаемый аппарат "Чанъэ-5Т1". Фото Wikimedia Commons
Часть исследований посадочный модуль сможет провести прямо на месте. Для этого он оснащается некоторой специальной аппаратурой. На борту имеются средства анализа состава грунта, анализатор почвенного газа, минеральный спектрометр и т.д. Для контроля за работой управляемых и автоматизированных систем модуль получает камеры, посадочные визиры и другие приборы.
Взлетный модуль, предложенный в проекте «Чанъэ-5», представляет собой сравнительно компактное и легкое устройство с собственной силовой установкой и системами управления, а также с отсеком для загрузки контейнеров с пробами. Как следует из опубликованных данных, контейнеры с полезной нагрузкой смогут передаваться другим компонентам комплекса. Это необходимо для упрощения транспортировки грунта к Земле.
Возвращаемый модуль станции «Чанъэ-5» был разработан с использованием опыта создания и эксплуатации пилотируемых кораблей серии «Шэньчжоу» и потому должен иметь соответствующую форму. Этот аппарат получит аппаратуру для автоматического управления при самостоятельном полете в космосе и после входа в атмосферу. Кроме того, возвращаемый модуль должен оснащаться тепловой защитой. Спуск в атмосфере, после торможения до приемлемых скоростей, будет осуществляться при помощи парашюта.
С точки зрения сложности программы миссия «Чанъэ-5» должна заметно отличаться от своих предшественников, что, в первую очередь, связано с поставленными целями. Ракета-носитель выведет на заданную орбиту весь комплекс в целом, после чего тот скорректирует свою траекторию и отправится к Луне. На орбите спутника Земли произойдет расстыковка, после чего посадочный модуль отправится на его поверхность. Орбитальный модуль, в свою очередь, останется на своей траектории и будет ожидать аппарат с полезной нагрузкой.
Архитектура автоматической станции "Чанъэ-5". Рисунок Spaceflight101.com
После достижения поверхности Луны посадочный модуль должен будет подготовиться к дальнейшей работе, развернув солнечные батареи, буровые установки и т.д. Затем его задачей будет сверление лунок и сбор проб с последующей загрузкой контейнеров во взлетный модуль. По завершении этого этапа работ взлетный модуль, используя собственную двигательную установку, вернется на орбиту. Посадочный модуль так и останется на естественном спутнике Земли.
На окололунной орбите взлетный модуль должен будет автоматически пристыковаться к орбитальному. После этого произойдет перегрузка контейнеров с пробами в возвращаемый аппарат. Затем орбитальный модуль с возвращаемым аппаратом смогут изменить траекторию и уйти к Земле. На некотором, сравнительно небольшом, расстоянии от планеты произойдет их расстыковка. Орбитальный модуль сгорит в атмосфере, тогда как возвращаемый должен будет безопасно приземлиться в заданном районе, доставив образцы ученым.
Запуск новой автоматической лунной станции запланирован на ноябрь текущего года. Все основные этапы миссии займут сравнительно малое время, благодаря чему возвращаемый аппарат может доставить пробы лунного грунта уже до конца года. Космический аппарат «Чанъэ-5» также установит своеобразный рекорд. Ранее автоматические станции привозили с Луны не более нескольких сотен граммов породы, тогда как китайская программа подразумевает доставку сразу 2 кг.
Размещение бурильного оборудования. Рисунок Spaceflight101.com
В начале июня китайские ученые назвали район посадки модулей новой станции. Посадочный модуль должен будет опуститься на пик Рюмкера, находящийся в районе Океана Бурь. Этот участок лунной поверхности имеет вулканическое происхождение и отличается сравнительно малым возрастом. Исследования на месте и изучение доставленных образцов позволят получить новые сведения о развитии эрозионных процессов, об остывании породы и об их взаимодействии.
В течение нескольких лет после возвращения модуля «Чанъэ-5» с грузом лунного грунта на борту китайская наука и промышленность будут анализировать опыт эксплуатации автоматической станции и делать необходимые выводы. В дальнейшем имеющиеся наработки будут использованы при создании нового аналогичного комплекса, который, однако, будет иметь немного другие задачи. По понятным причинам, разработка станции «Чанъэ-6» стартует не ранее завершения ноябрьской миссии.
По некоторым данным, в следующем проекте лунной программы Китай планирует осуществить мягкую посадку автоматической станции, на борту которой помимо собственного стационарного оборудования будет присутствовать луноход нового типа. Запуск такого комплекса пока планируется на 2020 год, однако пока нельзя исключать, что график программы будет скорректирован тем или иным образом.
Задачей следующего этапа лунной программы КНР может стать подготовка к пилотируемому полету на естественный спутник Земли. Вероятно, сначала китайские специалисты осуществят несколько пробных миссий с использованием автоматики и дистанционного управления, и лишь после этого начнут разработку полноценного пилотируемого корабля. По понятным причинам, сроки выполнения подобных работ пока неизвестны и все еще не поддаются прогнозированию. По-видимому, первые работы в этом направлении стартуют не ранее середины следующего десятилетия. Первый пилотируемый полет китайских космонавтов на Луну, соответственно, произойдет еще позже.
Начало самостоятельного полета взлетного модуля. Рисунок Chinadaily.com.cn
К настоящему времени китайская лунная программа достигла определенных успехов. К Луне уже было отправлено несколько автоматических станций различного назначения. Удалось осуществить мягкую посадку и вывести на поверхность луноход с исследовательским оборудованием. Всего через несколько месяцев к цели отправится станция с оборудованием для исследований грунта, а также для его сбора и отправки на Землю.
Проекты семейства «Чанъэ» создавались путем постепенной отработки различных вопросов и совершенствования уже готовой техники с параллельным ее изменением под текущие задачи и нужды. Благодаря этому примерно за 7 лет удалось пройти длинный путь от облета Луны до мягкой посадки на ее поверхность. Еще почти три года ушло на подготовку к миссии с возвращением аппарата, несущего образцы.
Новая миссия стартует через несколько месяцев, и пока Китай имеет все основания рассчитывать на ее успешное завершение. Возвращение аппарата с пробами реголита покажет правильность идей, лежащих в основе новейшего проекта автоматической лунной станции, поможет дальнейшему развитию космической техники, а кроме того, позволит получить новые сведения о естественном спутнике Земли. Удастся ли в рамках одного проекта решить все поставленные задачи – станет известно в ближайшем будущем.
По материалам сайтов:
http://cnsa.gov.cn/
http://space.skyrocket.de/
https://space.com/
http://spaceflight101.com/
http://news.xinhuanet.com/
http://chinadaily.com.cn/
Автор: Рябов Кирилл
14
8103
Советская лунная научная станция «Барминград»
Китай всё ближе к высадке на Луне
Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций
