Как можно попасть на луну
Как полететь на Луну? Инструкция от NASA
NASA 2 марта начало принимать заявки от тех, кто желает стать астронавтом. Набор продлится до 31 марта. Что нужно сделать, чтобы стать исследователем космоса?
Фото: Bill Ingalls/ТАСС
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) открыло набор в класс астронавтов. Подать заявку можно онлайн. Исследователи отправятся на Луну. Полет организуют в рамках программы «Артемида». Одна из целей программы — высадка мужчин и первой женщины на Луну.
Требования к будущим астронавтам
В конкурсе могут участвовать граждане США, имеющие степень магистра в области физических, компьютерных или математических наук. Основные требования:
• Два года работы над кандидатской диссертацией в смежных областях науки, техники или математики.
• Оконченное образование в сфере медицины или остеопатии.
• Завершение общенациональной программы школьного тестирования США до июня 2021-го.
Кандидаты должны иметь 1000 часов полета на реактивном самолете или два года соответствующего опыта. А космонавтам, желающим стать исследователями, необходимо пройти длительный космической полет NASA.
Что это за миссия?
Программа «Артемида» подразумевает под собой высадку первой женщины и «следующего мужчины» на Луну. Следующего — потому что мужчины уже высаживались на спутник Земли более чем 50 лет назад. Полет состоится в 2024-м, его цель — исследовать Луну, чтобы построить орбитальную платформу. Постоянную базу можно будет использовать для освоения Марса.
Астронавт, вышедший в открытый космос. Фото: NASA/globallookpress.com
Вице-президент США Майк Пенс заявлял, что миссия астронавтов будет не кратковременной, как в 60-70-е годы XX века. Двое из них останутся на Луне на неделю. При этом отмечается, что не все потенциальные исследователи полетят на спутник Земли. Нанимаемые NASA астронавты смогут запускать ракеты и космические корабли, жить и работать на МКС.
К программе присоединились международные партнеры. В сентябре 2019-го заместитель главы NASA Джим Морхард и руководитель Австралийского космического агентства Меган Кларк подписали договор, согласно которому США и Австралия будут участвовать в освоении Луны и Марса. С их помощью можно будет использовать искусственный интеллект. В октябре правительство Японии приняло решение присоединиться к программе.
Кто уже был на Луне?
В астронавты брали летчиков-испытателей. Так как не существовало программ обучения астронавтов, то для миссий «Аполлона» искали людей из науки. Кроме опыта пилотирования кандидатам было необходимо разбираться в геологии и аэронавтике.
Первым человеком, ступившим на Луну, стал Нил Армстронг. Астронавт NASA командовал экипажем корабля «Аполлон-11». В июле 1969-го Армстронг и его напарник Базз Олдрин совершили выход на поверхность Луны — продолжительность выхода составила 2 часа 31 минуту 40 секунд. Тогда Армстронг произнес фразу, ставшую крылатой: «Это маленький шаг для человека, но гигантский скачок для человечества». Астронавт ушел из NASA в 1971-м и стал преподавать в Университете Цинциннати. Нил Армстронг скончался в 2012 году.
Слева направо: командир Нил Армстронг, пилот модуля Майкл Коллинз, пилот лунного модуля Базз Олдрин. Фото: Consolidated Nasa / globallookpress.com
Вторым астронавтом, высадившимся на Луне, стал Базз Олдрин — пилот лунного модуля корабля миссии «Аполлон-11». Он ступил на поверхность спутника Земли через 20 минут после Армстронга и совершил прогулку по Луне длиной в один километр. Олдрин ушел из NASA в 1971 году и возглавил Школу летчиков-испытателей ВВС США.
Чарльз Конрад и Алан Бин высадились на Луне 19 ноября 1969-го. Они участвовали в миссии «Аполлон-12» и провели на поверхности Луны восемь часов. Всего модуль пробыл там 31 час 31 минуту. В результате исследователи смогли получить 34 килограмма лунных пород и доставить их на Землю.
По программе «Апполон» было проведено шесть полетов с высадкой на Луне. В них участвовали Алан Шепард, Эдгар Митчелл, Дэвид Скотт, Джеймс Ирвин, Джон Янг и Чарльз Дьюк. Последними из 12 астронавтов, побывавших на Луне, стали Юджин Сернан и Харрисон Шмитт. Участники миссии «Аполлон-17» высадились на поверхность Луны 11 декабря 1972-го и пробыли на спутнике Земли целых 75 часов! В рамках этой высадки астронавты собрали более 110 килограммов лунной породы, провели научные эксперименты по исследованию магнитного поля спутника и частиц космической радиации.
Почему мы до сих пор не долетели до Луны?
В теории у России есть чертежи «Энергии», одна из версий которой вполне пригодна для полёта на Луну. В отличие от США, ещё живы предприятия-производители компонентов. Однако на практике за четверть века в стране исчезла даже инфраструктура для заправки ракет жидким водородом, не говоря уже о собственно двигателях и иных системах, без которых ракету не сделать
Все началось в знаковом 1969 году, когда Нил Армстронг стал командиром миссии «Аполлон-11». Главной ее задачей была высадка на Луну. Вместе с напарниками Баззом Олдрином и Майклом Коллинзом он успешно завершил миссию. Во время высадки им была произнесена знаменитая фраза о маленьком шаге для человека и гигантском скачке для человечества. А уже затем, в 1976 году, был советский запуск проекта «Энергия». Делали, как водится, все основательно. Поэтому первые два пуска были произведены в 1987 и 1988 году. Они оказались не совсем удачными, а дальше просто решили, что сейчас не до «Энергии».
В нашей истории сверхтяжёлые ракетоносители строили четыре раза: американский «Сатурн-5», советскую Н-1, советскую же «Энергию» и американскую SLS (всё ещё создаётся). Никаких технологических секретов в них давно нет, и при желании любая значимая страна с этой задачей может справиться. Советская лунная ракета не взлетела из-за вполне разрешимых проблем, связанных с ошибками при проектировании.
В теории у России тоже есть чертежи «Энергии», одна из версий которой вполне пригодна для полёта на Луну. В отличие от США, ещё живы предприятия-производители компонентов. Однако на практике за четверть века в стране исчезла даже инфраструктура для заправки ракет жидким водородом, не говоря уже о собственно двигателях и иных системах, без которых советскую «Энергию» не сделать. Космические технологии легко и дёшево можно только утратить. Обрести их вновь всегда будет тяжелее и дороже.
А в 60-е годы в НАСА так торопились выиграть лунную гонку, что сделали негерметичные контейнеры для лунного грунта, которого привезли 400 кг. Тут же все геохимики, анализировавшие грунт и нашедшие там воду и удивительное изотопное сходство с земными породами, стали кричать, что из-за безобразных контейнеров ценность этого грунта в решении критически важных вопросов равна нулю.
И современные достижения автоматов в исследовании других планет идут по линии наименьшего сопротивления. Они работают на самой ровной местности, избегая пересечённой. Однако самая интересная для нас информация скрыта в кратерах Луны, Марса и Меркурия. Там, где есть лёд, и, возможно, органика. Ещё интереснее многокилометровые по глубине каньоны, пещеры и лавовые трубки других планет. Вот только попасть туда автомат не может, ведь он и на ровной местности вязнет за десятки километров пробега. А если бы и попал, то не смог бы связаться оттуда с центром управления полётами.
Особенно забавно, что 10 лет назад Google решил пойти по пути наименьшего сопротивления и организовать международный конкурс Google Lunar X Prize с общим бюджетом всего в 30 млн долларов. Деньги выделила интернет-компания. Главный приз в 20 млн должен был достаться компании с частным финансированием, отправившей на Луну космический аппарат, который сумел бы проехать по лунной поверхности не менее 500 м и отправить на Землю информацию, в том числе видеозаписи и фотографии.
Конечно, при такой смехотворной сумме за 10 лет никто ничего не разработал и программу пришлось свернуть. Так что это просто своевременный пиар, который позиционировал Google как любителей прогресса для всего человечества. Ну и что, что они предлагали новые ботинки для альпиниста, который заберётся на Эверест. Теперь это мало кого интересует.
«Роскосмос» начал подготовку к работе по высадке человека на Луну
«Роскосмос» разместил на портале госзакупок тендер на исследование проблемных вопросов при организации пилотируемых полетов на Луну.
Госкорпорация заказала научно-исследовательскую работу, цель которой разработать рекомендации и требования «к изделиям ракетно-космической техники, обеспечивающим надежную реализацию пилотируемых полетов к Луне, работе космонавтов на окололунной орбите и поверхности Луны, с учетом необходимости решения медико-биологических проблем».
Сумма контракта составляет 1,7 млрд руб., работы должны начаться после 1 января 2022 года и закончиться в ноябре 2025-го.
Подрядчик должен будет разработать требования к ракетам, кораблям, скафандру, луноходу.
Кроме того, в документе идет речь о проекте Российской орбитальной служебной станции (РОСС), которая придет на смену МКС. Согласно материалам госзакупок, будут разработаны проекты тактико-технических заданий на станцию и входящие в нее модули: базовый блок (запускается ракетой-носителем «Союз-5», передает «РИА Новости»), свободнолетающий, шлюзовой и трансформируемый модули (ракетами «Союз-2»), лабораторный и универсальный узловой модули и модуль-стапель (ракетами «Ангара-А5»).
В апреле глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин заявил, что российская сторона возобновляет исследование Луны. В частности, он рассказал о планируемом запуске автоматической станции «Луна-25» с космодрома Восточный, который должен состояться в мае 2022 года. «А дальше, как вы знаете, мы пойдем, наращивая исследование Луны автоматами, а потом пилотируемая программа», — говорил глава госкорпорации.
В конце декабря прошлого года Рогозин рассказывал, что «Роскосмос» отправит корабль с космонавтами на облет Луны в 2028 году, а первую российскую пилотируемую экспедицию на ее поверхность — к 2030-му.
Тогда же глава госкорпорации говорил, что первые пилотируемые миссии России на Луну будут осуществляться с помощью нескольких пусков ракет-носителей семейства «Ангара», а не на сверхтяжелой ракете «Енисей». По словам исполнительного директора «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александра Блошенко, четыре пуска «Ангары» для отправки человека на Луну обойдутся в 0,4 трлн руб. Он сообщал также, что в рамках подготовки к миссии будет создан облегченный вариант космического корабля «Орел».
Россия начнет развертывать собственную орбитальную станцию в космосе через пять-шесть лет, рассказывал Рогозин в начале сентября, и та станет прообразом для межпланетных космических кораблей. Он также добавил, что новая орбитальная станция должна кардинально отличаться от всего созданного прежде и обеспечить России полный контроль над космическим пространством.
«Разработать такие антенны невозможно» Эти документы были секретными 60 лет. Вся правда о полетах на Луну
Советский снимок обратной стороны Луны. Фото: РКС
Общественное восприятие истории — это понятная последовательность заметных событий, которые закрепляются в сознании людей еще со школы. В этом смысле история освоения космоса СССР — спутник, полет Гагарина и череда разных автоматических космических станций, которые сливаются в одну эпопею, самыми яркими главами которой стали фото обратной стороны Луны, луноходы и посадка на Венеру. Предлагаем выйти за пределы такого восприятия и посмотреть на известные события изнутри, глазами советских инженеров, которые ровно 60 лет назад создавали первую в истории человечества линию связи с космическими аппаратами, улетающими к Луне. Предоставленный «Ленте.ру» холдингом «Российские космические системы» (РКС) архивный документ «Эскизный проект системы радиоконтроля орбиты объекта «Е-1» публикуется впервые.
Несколько поколений сотрудников предприятия, которое раньше называлось НИИ-885, оставляли отметки на его первых страницах, требуя не уничтожать оригинал и хранить его для истории. И вот время этого документа пришло.
«Е-1» — это индекс, присвоенный в Особом конструкторском бюро № 1 (ОКБ-1) станциям, которые должны были первыми отправиться к Луне. Программу исследования Луны Сергей Королев предложил в 1957 году вскоре после запуска первого спутника. События тогда развивались очень стремительно: менее чем через год после «Спутника-1» СССР уже предпринял первую попытку запуска аппарата к Луне.
От постановления правительства о создании лунной станции и трехступенчатой ракеты 8К72 на базе ракеты Р-7 до первой попытки запуска «Е-1» прошло всего полгода. Ученые и инженеры работали в состоянии постоянного цейтнота.
Размер и форма аппаратов серии «Е-1» были аналогичны первому спутнику Земли. Их задачей было просто «попасть» в Луну, а по дороге собрать сведения о радиоактивности, магнитных полях и газовой компоненте межпланетного вещества. Это ставило сразу несколько сложнейших задач, основной из которых было создание космической ракеты и отработка ее управления на огромных расстояниях. Их решение должно было дать советским ученым необходимый опыт для дальнейшего исследования планет Солнечной системы. Энтузиазм был огромен, но с технической точки зрения в конце 1950-х эта задача казалась почти фантастической:
«Определение параметров движения ракеты и передачу информации с нее на Землю необходимо производить на расстояниях, на два порядка превышающих расстояния, для которых до настоящего времени разрабатывались аналогичные системы в реактивной технике и в других смежных областях».
Не упустить момент
Ключевой и одной из самых сложных технических задач этой миссии было своевременное отключение двигателей. Выбор правильного момента зависел от точности определения скорости. Ошибка в ее определении всего на один метр в секунду отклоняла траекторию на 250 километров. Необходимо было запустить ракету в четко определенное время, очень точно контролировать ее траекторию и скорость и в нужный момент дать команду на отключение двигателей.
Вот как это описывает Борис Черток в своей книге «Ракеты и люди»:
«Возможные ошибки автономной системы выключения двигателей второй ступени — от интегратора продольных ускорений — превышали допустимые. Поэтому с самого начала было решено использовать радиосистему управления для выключения двигателя по измерениям скорости и координат».
Усеченный рефлектор Крымской экспедиции ФИАН.. Фото: РКС
О предельной сложности решения этой задачи говорится в «Эскизном проекте системы радиоконтроля орбиты объекта «Е-1»:
«Такую сложную проблему можно решить в сравнительно короткие сроки только в сочетании с системой радиоуправления, которая должна обеспечивать в конце активного участка траектории измерение шести параметров движения с точностями, достаточными для решения задачи — попадания в Луну».
Точность определения параметров движения, которые предполагались изначально, выдержать было, по мнению инженеров, невозможно, но для попадания в Луну точности должно было хватить. Кроме того, радиолиния «борт-земля» должна была передавать сигналы с установленных на борту «Е-1» телеметрических систем РТС-12А (на активной части траектории) и РТС-12Б (на пассивной части траектории).
Связь с неизвестностью
Сложность при создании радиолинии, которая прямо в документе самими ее разработчиками названа «самым слабым звеном «Е-1», состояла в погрешности прохождения сигнала через атмосферу Земли, которая влияла на определение координат и скорости объекта. Эта проблема актуальна до сих пор, особенно для систем спутниковой навигации, а в конце 1950-х годов к ее решению только приступали.
Макет автоматической межпланетной станции «Луна-3», запущенной 4 октября 1959 года и впервые передавшей на Землю изображение обратной стороны Луны.. Фото: РИА Новости
Но все становилось еще хуже по мере приближения к Луне. Если об эффектах влияния земной атмосферы и магнитного поля на радиоволны было по крайней мере известно, то о том, что ждать от Луны, не знал никто:
«При прохождении объекта «Е-1» в зоне непосредственной близости к Луне возможно возникновение дополнительных ошибок в радиоизмерениях его координат и скорости за счет ионосферы Луны, существование которой следует предполагать».
Первое убедительное доказательство существования ионосферы вокруг Луны передали в 1970-х советские аппараты «Луна 19» и «Луна 22».
О составе лунного грунта было известно очень приблизительно:
«При расчетах значения коэффициента отражения и выигрыша в направлении зондирующего радиопередатчика за счет неровностей лунной поверхности необходимо знать химический состав и структуру лунной поверхности. В литературе наиболее распространенным является суждение о том, что лунная поверхность представляет собой твердые вулканические породы, по составу аналогичные земным, которые покрыты слоем пыли толщиной порядка нескольких миллиметров. Была проведена экспериментальная проверка такой структуры в земных условиях».
Есть контакт
Для осуществления миссии «Е-1» необходимо было поддерживать радиосвязь с аппаратом на расстоянии в сотни тысяч километров. Для этого требовались мощные наземные передающие и принимающие антенны с эффективной площадью не менее 400 квадратных метров. Никаких специально созданных для таких целей антенн и тем более комплексов связи в то время не было, и советские ученые импровизировали. Для начала пришлось констатировать, что того оборудования, которое бы хотелось иметь для выполнения задачи, нет и не будет:
«Такой эффективной площадью обладает параболический рефлектор диаметром не менее 30 метров. Действующих антенн, обладающих такими параметрами, в настоящее время у нас нет. Разработать и изготовить такие антенны и особенно поворотные устройства по азимуту и углу места для них в сроки, предусмотренные для объекта «Е-1», также невозможно. В связи с этим необходимо найти компромиссное техническое решение. В настоящее время отечественная промышленность не выпускает поворотных устройств, допускающих вращение антенн размерами 12 на 12 по азимуту и углу места. Поэтому при ограниченном сроке на разработку и изготовление наземных антенн целесообразно использовать поворотные устройства от трофейных радиолокационных станций «Большой Вюрцбург» или SCR-627».
Параболический рефлектор диаметром 7,5 метра от трофейного радиолокатора «Большой Вюрцбург».. Фото: РКС
«Большой Вюрцбург» — станции наведения истребительной авиации, которые вместе с полным комплектом конструкторской документации были вывезены советскими специалистами из Германии. Американские РЛС SCR-627 мощностью 225 киловатт поставлялись в СССР по ленд-лизу в годы Великой Отечественной войны. Обе эти антенны требовали существенной доработки.
Одновременно решался очень важный для северной страны вопрос с размещением нового комплекса. Необходимо было выбрать точку с максимальным возвышением объекта «Е-1» над горизонтом. Под это требование подходила южная часть европейской территории СССР. Была выбрана Крымская экспедиция ФИАН в городе Симеиз. Там уже были два рефлектора эффективной площадью 70 и 120 квадратных метров соответственно и располагался параболический рефлектор от трофейного радиолокатора «Большой Вюрцбург», на поворотное устройство которого можно было поставить новую антенну (установленная на нем антенна диаметром 7 метров была признана недостаточной):
«Реальная возможность использования c некоторыми переделками готовых радиоастрономических антенных устройств физического института АН в районе города Симеиз (Крым) дает основание разместить там измерительный пункт. В этом случае радиосредствами будут контролироваться три участка пассивной части траектории: начало — по данным системы радиоуправления, середина — 12+200 тысяч километров и конец — 320+400 тысяч километров по измерениям системы радиоконтроля. Аппаратуру измерения дальности, скорости и телеметрии, антенны для которых создаются на базе поворотных устройств типа «Большой Вюрцбург» и SCR-627, будут размещены на горе Кошка».
Приемную часть наземной аппаратуры предполагалось смонтировать стационарно, а передающую — разместить на шасси автомашины ЗИЛ-151.
Схемы монтажа наземной станции приема и передачи информации на «Е-1». Приемно-регистрирующая часть наземной аппаратуры монтировалась стационарно, а передающие устройства — на шасси автомашины ЗИЛ-151.. Фото: РКС
Так в СССР появился первый в истории человечества пункт связи с межпланетной космической станцией, которая была основной вплоть до создания нового центра космической связи под Евпаторией. В Симеизе узнали о падении на Луну первого созданного человеком аппарата и получили первое фото обратной стороны Луны.
Достать до Луны
У первых «лунников», как называли «Е-1» их создатели, не было даже названий, только индекс. Удостоились получить место в истории только два из семи аппаратов, те, которым удалось добраться до Луны. «Луна-1» (четвертая попытка запуска «Е-1») прошла в 6000 километрах от Луны. При выдаче команды на отсечку двигателя третьей ступени (блока «Е»), которая выдавалась с Земли, не было учтено время прохождения сигнала от командного пункта до станции.
Поворотное устройство типа «627» с установленным на нем синфазным полотном 10×6 метров.. Фото: РКС
Тем не менее это был большой успех для СССР, который праздновали во всем мире, но создатели радиолинии были недовольны: радиоуправление сработало не идеально и в Луну не попали. Произошедшее отлично описал Борис Черток:
«Но радиокоманда опоздала! Потом, конечно, разобрались, что виноваты наземные пункты радиоуправления — РУПы. В Луну третья ступень вместе с лунным контейнером и вымпелом не попала, промах составил 6000 километров — примерно полтора поперечника Луны. Ракета вышла на свою самостоятельную орбиту вокруг Солнца, стала спутником, превратившись в первую в мире искусственную планету Солнечной системы. Январский пуск был для нас всех очень хорошей репетицией и тренировкой. Была впервые полностью проверена работа третьей ступени. Очень полезной оказалась проверка системы радиосвязи, получения телеметрии контейнера, обработки результатов оперативного определения его координат, налаживания взаимодействия комплекса измерительных средств, службы контроля орбиты и вычислительных центров. Вся бортовая аппаратура работала хорошо».
Усеченный параболический рефлектор Крымской экспедиции ФИАН.. Фото: РКС
Переданные с аппарата данные позволили установить отсутствие у Луны магнитного поля, был замерен уровень радиации, исследованы параметры солнечного ветра. Бортовой радиокомплекс передавал на Землю сигналы вплоть до удаления на более чем 500 тысяч километров и замолчал только когда полностью сели аккумуляторы: через 62 часа после старта, при том, что рассчитаны они были только на 40 часов.
Тем не менее это был не полный успех. Руководство СССР требовало первыми, раньше американцев, добраться до поверхности Луны. Добиться этого удалось в самый подходящий для этого политический момент — во время визита Хрущева в США в сентябре 1959 года.
Впрочем, совпадение это было скорее случайностью. Всего в течение года перед этим СССР запустил шесть станций в сторону Луны. В четырех случаях аварии произошли в первые пять минут полета ракеты-носителя.
Еще один старт не состоялся из-за снятия со стартового стола неисправной ракеты-носителя. Но в сентябре старт прошел успешно и в точно назначенное время (всего на 1 секунду позже запланированного). Все системы сработали идеально и в 00:02:24 14 сентября все сигналы на станции в Симеизе и на телеметрических станциях Байконура резко оборвались — «Луна-2» врезалась в спутник Земли.
Предлагаем вам пролистать электронную версию документа и почувствовать дух советских инженеров середины прошлого века, которые, обладая куда меньшими ресурсами и возможностями, чем их американские коллеги, смогли победить в первой части лунной гонки.