Все о космосе - а звёзды чуть ближе, но всё так же холодны

Ядерный космический двигатель будет готов к летным испытаниям в 2018 году

Хороший текст от Зеленого Кота о посадках на Марсе.

Место проклято

Спускаемый зонд Schiaparelli потерян 19 октября 2016 года в результате программной ошибки системы управления радара-высотомера. Зонд должен был научить Европейское космической агентство садиться на Марс… но не научил. И эта авария стала далеко не первой в попытках землян достичь поверхности Красной планеты.

Сейчас на Марсе действуют два космических аппарата: марсоходы Opportunity и Curiosity. В предыдущие годы успешно потрудились еще два марсохода и четыре посадочные станции. Восемь аппаратов сели неудачно, разбившись о поверхность Красной планеты, или частично неудачно, проработав около минуты. Одна посадочная станция пролетела мимо Марса. То есть, счет между землянами и «ПВО марсиан» почти равный, но все же земляне пока проигрывают. Все полностью успешные посадочные миссии на Марсе оказались американскими. С 1970-х годов инженерам NASA везло — почти все посадки на Красную планету удавались им с первой попытки.

В 1971 году Марса достигло первое изделие человеческих рук, советский марсоход «Марс-2». Однако скорость посадки была такой, что изделие разбилось о поверхность планеты и уже не могло принести никакой пользы своим создателям, кроме поднятия самооценки. Брат-близнец «Марс-3» оказался более успешен — он благополучно спустился, но вышел из строя примерно через минуту. Пара этих аппаратов должна была отработать технологию посадки на Марс, изучить свойства грунта: плотность, структуру, химический состав. Это исследование рассматривалось как предварение более сложных программ: отправки мощного марсохода, а затем и пилотируемой высадки.

Частично с задачей удалось справиться: «Марс-3» показал, что садиться можно и что Марс столь же твердый, как и Луна. Аппарат заложил практически классическую схему спуска, которая во многом повторялась вплоть до Curiosity, хотя в деталях были и отличия.

Для примера: фото "Венеры-7" на ВДНХ, технология схожая:

Чем шире раскрывается парашют, тем больше падает скорость, но атмосфера Марса настолько разреженная, что ее плотности не хватает для обеспечения мягкой посадки. Парашют позволяет сбрасывать скорость примерно до 300 километров в час, и требуется еще какое-то решение, чтобы доставить в сохранности полезную нагрузку на поверхность. Тут уже открывается больше простора для творчества инженеров и конструкторов.

Советские «Марсы» имели довольно малую массу для посадочных станций, поэтому обходились небольшими тормозными пороховыми двигателями. Причем у «Марса-2» и «Марса-3» двигателей было два: один уводил парашют в сторону, а второй «подвешивал» капсулу на цепях над поверхностью. Кстати именно благодаря этой цепи нам и удалось подтвердить обнаружение «Марса-3».

Последние метры «Марсы» пролетали в свободном падении, и удар на себя принимала толстая пенопластовая капсула. Из-за смещенного центра масс, по принципу неваляшки, «яйцо» стабилизировалось, и верхняя часть кожуха отстреливалась в сторону.

У «Марса-6» в 1973 году был один твердотопливный двигатель мягкой посадки, который сразу и гасил скорость, и отводил парашют. Точнее, должен был это делать. Что с ним произошло на самом деле, мы не знаем — передача данных с него прервалась примерно на этапе отделения парашюта, и сам аппарат на поверхности Марса пока не обнаружен. Существует гипотеза, что, как и в случае со Schiaparelli, к аварии привела неверная оценка расстояния до поверхности.

Передача данных в полете, реализованный на «Марсе-6», это тоже результат опыта «Марса-3». «Третий» молчал, как и задумывалось, но специалисты на Земле поняли, что лучше бы он вещал на протяжении всей посадки. И хотя «Марс-6» отключился, не добравшись до поверхности, поработать он все же успел — провел первый непосредственный анализ атмосферы Марса и передал результаты на Землю. Его напарник «Марс-7» промахнулся мимо планеты, и его сигналы какое-то время регистрировались орбитальной станцией.

Пара аппаратов Viking от NASA в 1976 году использовала более сложную систему — их уже оснастили жидкостными ракетными двигателями мягкой посадки. Жидкостный двигатель позволяет автоматике контролировать импульс, добиваясь плавности спуска и меньшей скорости достижения поверхности. При этом весь процесс протекал легче, поскольку скорость входа аппаратов в атмосферу составляла всего 3 километра в секунду. Сама посадка проходила не сразу. Межпланетные аппараты сначала выходили на околомарсианскую орбиту, выбирали подходящее место, и только потом посадочные модули спускались в атмосферу.

Благодаря такой схеме на поверхность Красной планеты удалось доставить массивные аппараты, которые проработали несколько лет и провели массу экспериментов, в том числе по поиску воды и жизни.

Следующая посадка произошла целых двадцать лет спустя, в 1997 году. Спускаемый аппарат Mars Pathfinder должен был протестировать несколько технологий, в том числе способ торможения при помощи «воздушных мешков». Первая часть спуска проходила по привычной для NASA схеме, в капсуле. А уже из капсулы на привязи вытягивался спускаемый аппарат. В нескольких десятках метров над поверхностью срабатывали твердотопливные тормозные двигатели. Вокруг аппарата надувались баллоны из прочной ткани, из которой делают скафандры.

Модуль в «пузырях» ударялся о поверхность и сотни метров скакал, подобно мячу. В конце концов баллоны сдувались, и Mars Pathfinder раскладывался по хитрой схеме, обеспечивающей вертикализацию аппарата, на какой бы боку ни оказался аппарат в конце движения.

Впервые эту технологию применили еще в СССР для посадки «Луны-9», а позже она пригодилась для посадки марсоходов Spirit и Opportunity.

Первый европейский посадочный зонд Beagle 2 в 2003 году садился похожим образом, только он даже умудрился обойтись без порохового тормозного двигателя. Спускался в капсуле и на парашюте, а потом сразу скакал, как мячик. Beagle 2 сел практически удачно, даже сумел немного проработать на поверхности, подобно «Марсу-3». Только на Земле узнали об этом спустя десять лет после посадки.



Для нормальной работы Beagle 2 надо было развернуть 4 лепестка с солнечными батареями и одну панель с приборами. Аппарат успел раскрыть только две солнечные батареи и остановился навсегда по неизвестной причине. Скорее всего, его аккумулятор сел, не успев зарядиться от Солнца, но это только предположение. Beagle 2 не передал данные о себе, поэтому, с точки зрения ESA, он ушел в атмосферу и навсегда замолчал.

Нашли Beagle 2 только в 2013 году, по снимкам спутника MRO.

Продолжение:

В 1999 году NASA потеряло свою единственную посадочную миссию на Марсе — Mars Polar Lander. К его модулю прилагались два отделяемых импактных зонда Deep space 2. Предполагалось, что они будут садиться и работать самостоятельно, и хотя потеряли все вместе, можно считать эту неудачу сразу за три. Картина выглядела так же: ушли в атмосферу, и тишина. Южный полюс Марса оказался недостижим, даже следов миссии не нашли.

В 2009 году попытку покорения полюса, на этот раз Северного, повторили. Конструкция Phoenix во многом повторяла Polar Lander, только с учетом прежних ошибок. Это была спускаемая платформа, похожая на Viking, и спускалась она так же, только без торможения на орбите. Полет завершился удачно. Северное приполярье было изучено, и найдена марсианская вода.

В 2012 году марсоход Curiosity стал самым тяжелым объектом, который удалось благополучно доставить на Марс. Мало того, что он был вдвое тяжелее среднего значения массы других марсианских посадочных модулей, Curiosity отличался еще и высочайшей конструктивной сложностью, поэтому эквилибристика в надувном мяче ему не подходила, и даже ронять его со спускаемой платформы на высоте пары метров было нельзя. Сесть мягко платформа может, но на последних метрах реактивная струя поднимает слишком много пыли. Поэтому даже на легких аппаратах конструкторы стараются ставить как можно больше сопел, чтобы распределять реактивный поток.

Для посадки Curiosity пришлось разрабатывать новую сложнейшую конструкцию, которая оставляла ракетные двигатели высоко наверху, и в вместе с ними поднимала мастерство посадки до фантастического уровня, — SkyCrane.

http://zelenyikot.livejournal.com/106450.html

Само по себе достижение конечно дойстойное, вот только где планируется применять такие ядерные движки? 😕

Российская лунная программа под вопросом и в любом случае не в ближайшем десятилетии скорее всего, Марс тем более. Не для земной же орбиты разрабатывается движок.

Мля, а гифовое говно зачем? Что за извращение? Сам то пробовал читать с этим мельтешением?

Скорее всего для дальнего Космоса. На орбите ему делать нечего, это однозначно.

тут вся штука в том, как я понимаю, что с таким двигателем межпланетные перелёты удешевляются в разы, ибо не надо тащить за собой запасов пищи/воды/топлива на годы путешествия.

По идее, если испытание пройдёт успешно ( а я в этом не сильно сомневаюсь, технология-то уже старая, надо было только доработать применительно к теперешним условиям), могут с кем-нибудь скооперироваться, с теми же китайцами - их деньги, наш проект и совместная экспедиция.

Американцы едва ли на это пойдут, ведь если организаторами выступят не они, то это будет ударом по престижу, что-то типа первый человек в космосе был русским и может получиться что первый человек на Марсе окажется тоже русским.

Самый мощный ракетоноситель теперь у китайцев (жидкие кислород+водород):

Боковые ускорители на керосине. Первые две ступени - водород, третья - гептил.

Стартовые массы тяжелых ракет (китаец выделен):

CZ-5: 643 т.

Протон: 705 т.

Ariane 5: 777 т.

Энергия: 2270 т.

Н-1: 2735 т.

Saturn V: 2965 т.

По сути это просто средний носитель, а тяжелым его назвали потому, что у китайцев просто ничего тяжелее нет.

Ракета тяжёлого класса начального уровня - способна выводить на низкую орбиту ок. 25 тонн полезной нагрузки.

Не шибко много даже по сравнению с достаточно древними Протонами, которые имеют близкие параметры по полезным нагрузкам.

Но тем не менее полагаю что это позволит китайцам создать свой орбитальный комплекс для длительного прибывания космонавтов на орбите. Т.е. похоже будет повторение советской программы орбитальных станций.

По крайней мере все эти тянгуни говорят о таком направлении в пилотируемой космонавтике поднебесной.