Узловой модуль Редколлегия портала «Планета Королева» продолжает изучать возможности использования точек Лагранжа в космической деятельности.

Мы предлагаем вашему вниманию ответы специалистов научно-технического центра РКК «Энергия» "Проектирование космических пилотируемых комплексов и транспортных систем".

Вопросы задает Волков Олег Николаевич, заместитель руководителя проекта «Великое начало».

Вопрос №1. Каким предполагается проектный облик посещаемой космической станции в точке Лагранжа у Луны (позади неё)? Какое назначение станции? Как она вписывается в космическую инфраструктуру окололунного базирования?

Лунная инфраструктура, как и вся космическая инфраструктура, по нашему мнению, будет состоять из следующих элементов:

- элементы, требующие обслуживания (поверхностные и орбитальные базы, посещаемые платформы, исследовательские аппараты и комплексы);

- транспортная система (ракеты-носители, разгонные блоки, межорбитальные буксиры, пилотируемые и грузовые орбитальные корабли, взлетно-посадочные и посадочные комплексы, транспортные средства на поверхности);

- обеспечивающие элементы (КА связи, навигации, управления, прогноза погоды).

На первом этапе лунная инфраструктура, скорее всего, будет состоять из лунной базы (сначала посещаемой, а потом с постоянным присутствием экипажа) и транспортной системы, состоящей из ракеты-носителя, разгонных блоков, многоразового межорбитального буксира, взлетно-посадочных комплексов, луноходов.

На следующих этапах, после начала производства компонентов топлива на Луне появится окололунная станция, платформа в точке либрации системы Земля - Луна, многоразовые пилотируемые и грузовые орбитальные корабли, взлетно-посадочные комплексы.

Использование точек либрации системы Земля - Луна может представлять интерес в плане организации космической пилотируемой инфраструктуры и транспортной системы как место промежуточного ожидания для дальнейшего полета к Луне или Земле, как место временного размещения и хранения элементов и запасов для межпланетных программ, как место размещения и накопления результатов промышленного освоения Луны.

По нашему мнению, в точках Лагранжа удобно располагать различные научные приборы, средства наблюдения за астероидами и кометами, хранилища для компонентов и материалов, произведенных в космосе или на Луне. Человек там нужен только иногда, и только для того, чтобы отремонтировать что-то или пересесть с одного транспортного аппарата на другой.

Облик платформы (посещаемой станции) в точках Лагранжа будет определяться целевым оборудованием (оптический или радиотелескоп, хранилище топлива и газов, оборудования обнаружения и перехвата, опасных для Земли астероидов и т.п.). Такая платформа должна работать в автоматическом режиме, но в составе платформы может быть жилой модуль со шлюзовым отсеком и оборудованием для ремонта и обслуживания, которые используются при прилете туда экспедиции обслуживания. Впрочем, если частота такого обслуживания не превышает один раз в несколько лет, то модуль обслуживания может доставляться вместе с кораблем обслуживания при каждой экспедиции посещения.

 

Вопрос №2. Какие грузопотоки необходимы с Земли для развертывания и эксплуатации станции в этой точке (массы на опорной околоземной орбите, доставляемые на станцию массы и удаляемые с неё, частота пилотируемых экспедиций на станцию, вопросы безопасности экипажа и т.д.)?

Если будет принято решение создать такую станцию (например, для отработки технологий и технических средств, в целях дальнейшего освоения человеком космического пространства за пределами низких околоземных орбит и в рамках создания межпланетного экспедиционного комплекса), то можно ориентировочно определить её облик.

Для трех человек экипажа, без целевой аппаратуры и оборудования, масса платформы (станции) в точке либрации L1 или L2 системы Земля - Луна может быть порядка 30-40 тонн в посещаемом режиме и 60-80 тонн в постоянном пилотируемом режиме. Увеличение массы обусловлено необходимостью установки системы жизнеобеспечения с большой степенью замкнутости и размещения мощной радиационной защиты.

Для доставки с низкой околоземной орбиты в точки либрации посещаемой платформы массой 40 тонн необходимы разгонные блоки с жидкостными ракетными двигателями, при этом стартовая масса блоков с платформой достигает 150 тонн. Для платформы массой 80 тонн (полет в постоянном пилотируемом режиме) стартовая масса разгонных блоков с платформой достигает 300 тонн.

При использовании многоразового межорбитального буксира с электроракетной двигательной установкой эта масса может быть уменьшена в 2-3 раза.

Длительность пребывания экипажа на платформе зависит от наличия на борту комплекса средств профилактики невесомости (бегущая дорожка, велоэргометр, другое оборудование). Без такого комплекса средств общая длительность полета экипажа может быть 10-14 суток. Если на борту такой комплекс установлен, длительность полета экипажа может быть увеличена до 6-12 месяцев.

При постоянном пребывании на платформе экипажа из 3-х человек необходимо доставлять до 10 тонн грузов (вода, пища, служебное и научное оборудование) в год.

Частота экспедиций посещения зависит от частоты необходимого ремонта или обслуживания целевой нагрузки (предположительно один раз в несколько лет).

Частота смены экипажа при постоянном пилотируемом режиме полета предполагается каждые 6 месяцев (как на МКС) с последующим увеличением до 9 или 12 месяцев с учетом оптимизации затрат на доставку.

Разрабатываемые сегодня для Российского сегмента МКС новые модули (узловой, научно-энергетический и трансформируемый) могут использоваться как технологический задел для создания такой посещаемой платформы в точке либрации.

Эти же модули (Рис.1, Рис.2, Рис.3) в будущем составят основу межпланетного орбитального корабля для межпланетного экспедиционного комплекса.

Узловой модуль
Рис.1. Узловой модуль

Научно-энергетический модуль
Рис.2. Научно-энергетический модуль

 

 

 

Трансформируемый модуль
Рис.3. Трансформируемый модуль

Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП) (Рис.4.) также найдет широкое применение в этих программах.

 

l-4
Рис. 4. Пилотируемый транспортный корабль нового поколения

 

Вопрос №3. Каким представляется возможный проектный облик космического сегмента на основе станций, размещённых в трёх точках Лагранжа для поиска опасных астероидов и слежения за ними?

Существуют пять точек либрации системы Земля - Луна и пять точек системы Солнце - Земля. Вопрос, в каких этих точках наиболее оптимально разместить космические аппараты (платформы) наблюдения, сопровождения, а на следующих этапах и перехвата опасных для Земли объектов, требует проработки.

Учитывая, что участие человека в работе таких платформ (станций), скорее всего, будет заключаться в периодическом обслуживании и ремонте, такие платформы в точках либрации представляются автоматическими, приспособленными для обслуживания и ремонта с помощью робототехнических средств и человека.

Проектный облик платформы зависит от того целевого оборудования, которое будет на ней установлено. Скорее всего, такая платформа будет состоять их трех модулей:

- служебного, обеспечивающего функции связи, навигации, управления, электроснабжения, теплового режима;

- модуля целевого оборудования, например , оптического или радиотелескопа с системой поиска и слежения, оборудования и приборов изучения астероидов;

- модуля обеспечения стыковки с ремонтным оборудованием и запасами.

В настоящее время международной кооперацией с участием РКК «Энергия», Boeing, Lockheed Martin проводятся технические консультации по облику такой платформы. Один из вариантов представлен на Рис.5.

Обслуживание и ремонт платформ в точках либрации системы Земля - Луна может выполняться с помощью телеуправляемых робототехнических аппаратов или корабля обслуживания, созданного на базе разрабатываемого сегодня пилотируемого транспортного корабля нового поколения с временем автономного полета до 14 суток.

Обслуживание и ремонт платформ, размещенных в точках либрации системы Солнце - Земля, потребует создания более тяжелого корабля – межпланетного экспедиционного комплекса, так как время полета туда и обратно будет составлять порядка полугода.

Скорее всего, на первом этапе развертывания противоастероидной системы защиты Земли космические платформы будут расположены в точках либрации L2, L4, L5 системы Земля - Луна. На последующих этапах такие платформы могут быть размещены в точках либрации системы Солнце - Земля и в окрестностях Марса.

 

Посещаемая платформа в точке либрации системы Земля-Луна
Рис.5. Посещаемая платформа в точке либрации системы Земля-Луна

 

 

 

 

Международная космическая станция Автоматические космические системы Роскосмос РКК Энергия "Морской старт" и "Наземный старт" "Морской старт" и "Наземный старт"