«Луна семь V2.0»
Многие критиковали «Луну семь» за необходимость создания фактически нового космического корабля, хоть и на основе отсеков «Союза». У критиков вызывали сомнения сроки создания, а также масса КА. Кстати - в недавно изданных дневниках Василия Мишина можно прочесть про двухпусковый (две РН «Союз») вариант лунной облетной миссии - массы там закладывали примерно как в «Луне семь», а сроки - ещё более жёсткие.
Как вариант государственной программы, мы предлагаем компромиссный вариант «Луны семь» - используются существующая техника - космический корабль, разгонные блоки, средства выведения. Не требуется создание нового корабля - только лунной кабины на третьем этапе программы. Не требуется доработка «Ангары А5» и создание новых кислородно-водородных РБ (достаточно ДМ-3 и «Фрегат-СБУ»).
Можно получить российский флаг на Луне по цене хорошей яхты!
1) Срок - 2017-2018 год
Осуществление планов Space Adventures по облету Луны без выхода на окололунную орбиту. В отличие от программы Л-1 - двухпусковая схема. Не требуется сертифицировать «Протон-М» для пилотируемых пусков и создавать на Байконуре пилотируемую инфраструктуру под эту РН. Ракета «Союз-ФГ» (в последствии - «Союз-2») выводит «Союз-Л» - модернизированный «Союз» для Луны (система связи, навигации, жизнеобеспечения, лобовой щит), «Протон-М» - разгонный блок ДМ-3 с бытовым отсеком и системой стыковки. Стыковка корабля и РБ на орбите. Старт к Луне. Два бытовых отсека - для комфорта туристов.
Конечно, перед полетом людей, нужно будет провести как минимум одну беспилотную миссию. Отрабатывается лунный «Союз», стыковка с РБ, навигация и связь на траектории полета к Луне и обратно, вход со второй космической (нырок и посадка на территории России). Тренируются сотрудники ЦУПа.
Полеты туристов - доп. деньги и престиж. Можно побить рекорд высоты полета человека, поставленный экипажем Apollo-13. Первая женщина у Луны - ещё один приоритет. Каждый такой полет можно представить как большую победу России. Политический выигрыш весьма велик, при относительно скромных затратах.
2) Срок 2018-2020 год
Двухпусковая схема на «Ангаре А5». Дополнительный заказ от государства на «Ангару» поможет Центру Хруничева быстрее преодолеть кризис. По грузоподъемности - «Протон-М» - около 22 т, «Ангара А5» - 23,5 т. Дело не только в увеличении грузоподъемности - на Байконуре новую инфраструктуру (в частности - пилотируемую под «Протон-М») создавать не имеет смысла, а значит, нет смысла рассматривать пилотируемый «Протон» (кроме того, в отличие от США и Китая, в России не принято использовать ракеты с ядовитыми топливными компонентами для отправки в космос людей).
Итак - к этапу №2 отработан «Союз-Л» и схема полета со стыковкой на околоземной орбите. В отличие от первого этапа на этот раз проводится не облет Луны, а полет на орбиту вокруг нашего естественного спутника.
На первой «Ангаре А5» - «Союз-Л» с РБ «Фрегат-СБУ», на второй - РБ ДМ-3. Связка стартует к Луне на ДМ-3, доразгоняется на «Фрегат-СБУ», торможение и выход на орбиту вокруг Луны - работа - старт к Земле. Конечно, потребуется сертификация «Ангары» для пилотируемого пуска и создание инфраструктуры на космодроме - сделать всё это вполне реально до 20-го года. Создание водородной инфраструктуры не потребуется!
Впервые человек будет работать на полярной окололунной орбите. Возможна реализация плана, предложенного Институтом космических исследований и НПО им. С.А. Лавочкина - «Луна-Орбита». Он заключается во взаимодействии экипажа на орбите вокруг Луны и луноходов и зондов на поверхности.
3) Срок 2022 - 2025 год
Полноценная экспедиция (необходимо создать ЛК для посадки на Луну) - или четыре «Ангары А5» или два новых носителя с ПН около 50т (сверхтяжелая ракета на 90-100-тонн ПН не нужна).
По схеме - две «Ангары А5» на поверхность можно отправить около 5т груза - полноценный модуль базы или тяжелый (даже герметичный) луноход. При использовании кислородно-водородного разгонного блока - до 6-7 тонн.
На Луну отправляются 2-3 модуля (жилой с запасами, модуль управления, шлюз), а также электростанция - этого достаточно, чтобы развернуть базу для кратковременного пребывания космонавтов.
Жизнь на Луне в течение одного-двух месяцев будет значительным шагом вперед по сравнению с Apollo.
Для экономии (уменьшения количества РН) вполне можно использовать модули по 3т (как в «Луне семь» первой версии) - который забрасываются на Луну одним пуском «Ангары А5» (однако, тут будет необходимы кислородно-водородный разгонный блок и/или модернизация РН).
Вполне вероятно, что к 2022-2025 году РКЦ «Прогресс» разработает новую метановую ракету - моноблок на 9т ПН, пакет из трех блоков - 26т ПН и пакет из пяти блоков (в РКЦ пока такой вариант, напоминающий «Энергию-5», почему-то не рассматривают) - необходимые для лунной программы 50т. Четырехпусковая экспедиция на «Ангаре А5», к середине 20-ых, вполне может быть заменена двухпусковой на новой самарской ракете.
Расчет варианта с выходом на орбиту вокруг Луны
[Spoiler (click to open)]«Союз ТМА-М» - около 7220 кг. Лунный вариант может весить чуть больше из-за необходимости установить новые системы связи, навигации, модернизировать тепловой шит.
Для экономии массы может быть реализован двухместный вариант. Примем «Союз Л» - 7300 кг.
Разгонный блок «Фрегат-СБУ» - 12 866 кг (см. ст. 2- 17 - http://www.tsenki.com/launch_services/equipment_maintenance/zenit_3slbf/guide/users_guide.pdf)
Заправки - 7656 и 3684 кг
Масса блока - 1090 кг
Масса баков - 436 кг
Удельный импульс - 333,5 с
Блок ДМ-3 - 21,05т
Сухая масса - 2,35т
Запас топлива - 18,7
УИ - 354 (или на синтине - 361) с
На ДМ-3 необходимо установить систему стыковки (видимо, на бытовом отсеке). БО на «Союзе» имеет массу 1100 кг, однако в данном случае можно отказаться от ненужных систем (всё равно в данном варианте второй БО будет сбрасываться вместе с РБ ДМ-3 - чтобы не тащить лишнюю массу к Луне) - примем - 700 кг, стыковочный узел, антенны.
Суммарная масса 21,75 т - однако «Ангаре А5» имеет большую грузоподъемность - можно увеличить заправку РБ.
Получаем ДМ-3-Л (с бытовым отсеком, стыковочной системой и увеличенными баками)
Сухая масса - 3,3т
Масса топлива - 20,2т
Связка на орбите Земли - 7,3 («Союз Л») + 12,866 («Фрегат-СБУ») + 23,5 (ДМ-3-Л) = 43,666т
Характеристические скорости для полета на полярную орбиту вокруг Луны и обратно:
Старт с околоземной орбиты - 3,14 км/c
Выход на орбиту вокруг Луны - 0,86 км/c
Старт с орбиты вокруг Луны к Земле - 0,86 км/c
Итак, включается двигатель ДМ-3-Л и работает до полной выработки топлива - dV = 2150 м/c
Разгонный блок отделяется - «Фрегат-СБУ» с «Союзом Л» продолжают полет. Включается двигатель «Фрегата». Когда заканчивается топливо в сбрасываемом баке, скорость увеличивается ещё на 660 м/c. Бак сброшен. Масса связки - 16 046 кг. Осталось набрать 330 м/c. На это уходит 1545 кг топлива (осталось 6111 кг). 14501 кг летят к Луне.
Выдаем тормозной импульс, потратили 3360 кг топлива (осталось 2751кг). На орбите вокруг Луны «Союз Л» с «Фрегатом» суммарной массой 11141 кг. После работы у Луны - старт к Земле - на разгонный импульс уходит 2581 кг.
Таким образом, двух ракет «Ангара А5» хватает для отправки «Союза» на орбиту Луны. Более того - масса «Фрегата- СБУ» с «Союзом Л» меньше предельной для «Ангары А5» - хватит массы для системы спасения и останется резерв.
Доставка грузов на поверхность. Конфигурация, представленная выше, позволяет доставить 11141 кг на орбиту вокруг Луны. В случае отправки груза на ракете без САС - около 12т. Посадочная dV около 1,9 км/c - из 12т около 5,3 уйдет на топливо. Остается 6,7т - из них 1,7т на посадочные системы и опоры. 5 тонн чистого груза на поверхности Луны в двухпусковой схеме на «Ангаре А5» без водорода. Минимальная лунная кабина помещается! В схеме с водородом - 6-7т.
Выводы
Лунная программа может быть реализована на существующей технике, с минимальными затратами и параллельно с эксплуатацией РС МКС. Продолжительность любого из этапов можно изменять - в зависимости от финансирования. Уже на первом этапе можно получить значительный пропагандистский эффект. Цель программы - закрепление в полярных районах Луны, развитие отрасли (в том числе - благодаря привлечению молодежи), получение научных данных (о полярных областях Луны, окололунном пространстве), отработка новых технологий.
Кстати - интересная новость:
«Как стало известно "Ъ", Федеральное космическое агентство (Роскосмос) может отказаться от создания ракеты-носителя сверхтяжелого класса, сэкономив на этом в рамках Федеральной космической программы на 2016-2020 годы более 200 млрд руб. По сведениям "Ъ", в ведомстве рассматривается вариант доработки комплекса "Ангара-А5", чтобы ракета данного класса могла вывести нагрузку 35 т»
Привет первому варианту «Луны семь» :) Доработка, насколько я знаю, будет заключаться в замене УРМ II большой кислородно-водородной ступенью.