Проекты полетов на Луну, Европу, Венеру, точку Лагранжа по ФЦП
Российские проекты полёта к Луне
Имеется два проекта полёта к Луне, предусмотренные Федеральной космической программой России: проект «Луна-Ресурс» и проект «Луна-Глоб». В современном состоянии оба эти проекта предусматривают посадку на Луну. Проект «Луна-Ресурс» предполагает доставку лунохода на Луну в район Южного полюса. Схема экспедиции состоит из следующих этапов:
− выведение российского КА «Луна-Ресурс» и индийского орбитального КА на траекторию перелёта к Луне индийской РН;
− проведение траекторных измерений на траектории перелёта, определение параметров движения, расчёт и выполнение одной или двух (при необходимости) коррекций;
− торможение у Луны и переход КА на околокруговую полярную орбиту ИСЛ с высотой около 100 км над поверхностью;
− проведение на околокруговой орбите с высотой 100 км траекторных измерений, определение по ним параметров движения КА, расчёт и выполнение двух связанных коррекций, обеспечивающих выполнение посадки в заданную область;
− проведение траекторных измерений на околокруговой орбите ИСЛ после выполнения коррекций, определение параметров движения по этим измерениям, расчёт и выполнение орбитального маневра, обеспечивающего переход на предпосадочную орбиту с высотами апоселения и периселения 100 и 18 км соответственно, с угловой дальностью 8 - 10 градусов от периселения до точки посадки;
− проведение траекторных измерений на предпосадочной орбите ИСЛ, определение параметров движения и расчёт уставок на посадку;
− торможение и приведение КА в точку, расположенную примерно на высоте 2 км над точкой посадки, движение КА на участке прецизионного торможения, достижение поверхности Луны со скоростью, не превосходящей 3 м/с по вертикальной составляющей и 1 м/с ― по горизонтальной;
− функционирование лунохода на поверхности Луны.
Масса посадочного аппарата (ПА) перед началом сеанса посадки составляет
около 880 кг, перед прецизионным торможением ― около 515 кг. Сухая масса ПА составляет около 450 кг.
Полёт к точке L2 системы Солнце - Земля
Российский проект «Спектр-РГ» предусматривает полёт к точке L2 системы
Солнце - Земля. Возможны две схемы полёта: с гравитационным маневром у Луны и прямой перелёт. Использование гравитационного маневра у Луны позволяет привести КА на гало-орбиту в окрестности точки L2 радиуса 330 тыс. км. Однако при этом протяжённость окна стартов невелика. Например, в декабре 2012 г. Она составит всего 15 часов. Особенностью КА «Спектр-РГ» является использование двигательной установки, которая обеспечивает малую величину тяги. В результате создаваемые ускорения имеют столь малые величины, что нельзя использовать акселерометры для определения момента выключения двигательной установки по величине набранной характеристической скорости.
Проект полёта к Венере с целью доставки на её поверхность
долгоживущей станции, баллонов в атмосферу Венеры и
выхода орбитальной станции на орбиту искусственного
спутника Венеры
Проект полёта к Венере «Венера-Д» включен в Федеральную космическую программу. В задачи проекта входит комплексное исследование атмосферы облаков и взаимодействие атмосферы с поверхностью . Собранные зондом данные позволят получить информацию об эволюции Венеры и её климата и сопоставить эти процессы с аналогичными процессами на Земле и других планетах. Выведение космического аппарата в космос предполагается осуществить в 2016 - 2018 году. Планируется, что в состав КА войдут европейский орбитальный модуль, созданный на базе межпланетной станции «Venus Express», новый российский посадочный аппарат, который, возможно, будет содержать долгоживущий элемент с научной аппаратурой. На космическом аппарате предполагается установить небольшие зонды для исследования в атмосфере планеты. В состав КА также может быть включён японский аэростат. Этот аппарат будет работать в подоблачной зоне на высоте около 35 км, где атмосфера имеет высокую температуру, и давление также достигает высоких значений. Научные задачи проекта предъявляют высокие требования к навигационному обеспечению. На этапе подлёта к Венере КА должен выполнить ряд динамических операций: выполнить коррекцию траектории, чтобы обеспечить точное наведение зондов, далее отделить их и выполнить маневр перехода на пролётную траекторию с целью последующего торможения и перехода на орбиту искусственного спутника Венеры. В качестве рабочей орбиты КА предполагается полярная орбита с периодом около одних земных суток и высотой перицентра около 300 км. Результаты исследований условий сброса японского аэростата показали, что на высоте 200 км скорость входа должна составлять 11.5 км, а угол входа - 15°. Чтобы обеспечить выполнение указанных выше динамических операций на участке подлёта к планете, определение орбиты КА после коррекции и маневра увода должно выполняться по короткой мерной базе (несколько дней). Для этого необходимо наряду с траекторными измерениями радиальной скорости и наклонной дальности иметь РСДБ измерения.
Проект полёта к Юпитеру с целью посадки КА на поверхность Европы, естественного спутника Юпитера (проект «Лаплас»)
Целью проекта является посадка космического аппарата на поверхность естественного спутника Юпитера Европы. Полуось орбиты Европы составляет 670.9 тыс. км, период обращения вокруг Юпитера - 3.551810 земных суток, эксцентриситет - 0.0101, наклонение к экваториальной плоскости Юпитера - 0.407°. Экваториальный радиус Европы - 1565±8 км, масса - 479.7±1.5·1020 кг. Перелёт к Юпитеру планируется осуществить с использованием ЭРДУ. Проектируемая траектория состоит из двух частей, разделяемых гравитационным маневром у Земли. Имеется вариант перелета, в котором первая часть перелёта Земля - Земля имеет длительность 450 суток, а вторая часть перелёта Земля - Юпитер 1030 суток. Пролёт над поверхностью Земли происходит на высоте около 800 км. В результате гравитационного маневра величина гелиоцентрической скорости КА увеличивается на 5.71 км/c. Асимптотическая скорость приведения в сферу действия Юпитера составляет около 5 км/c. Масса КА после отделения ЭРДУ - 4000 кг. Окна старта по этой схеме повторяются с периодом 399 суток.
Следует отметить, что Юпитер обладает мощным радиационным поясом, что
необходимо учитывать при маневрах КА в поле его тяготения.
По материалам диссертации Тучина А. Г. «Баллистико-навигационное
проектирование полётов к Луне, планетам и малым телам Солнечной системы»,2010