Лунная станция Чанъэ-5 - предвестник будущей пилотируемой экспедиции
Ракета-носитель Чанчжен-5 стартует с аппаратом Чанъэ-5
24 ноября в 4:30 по пекинскому времени стартовала китайская беспилотная лунная станция Чанъэ-5, целью которой является сбор и доставка на Землю лунного грунта. Аппарат весом 8.2 тонны был запущен самой мощной китайской ракетой носителем Чанчьжен-5 ("Великий поход-5") и в настоящее время находится на пути к Луне. У этого полета была длинная предыстория, т.к. его замыслили еще в 2002 году. План лунной экспедиции утвердили в 2011 году, но запуск ракеты с тяжелой АМС неоднократно откладывался, сначала с 2017 года на 2019 год, а потом на 2020 год. И, наконец, полет начался!
После китайского "Лунохода" - китайский возвращаемый зонд
Ну и что, скажете вы? Еще в 1969 году - полвека назад - СССР осуществил доставку лунного грунта автоматическим аппаратом Луна-16. О чем сама же Автомалиновка напомнила в своей статье: Космические гонки XX и XXI века: лунные автоматы СССР
Так есть ли смысл сообщать о попытке повторения того достижения, да еще и на автомобильном сайте? Не стоит ли обратить внимание на более актуальные темы? Ну слетает китайский автомат на Луну, доставит оттуда еще больше пыли вперемешку с камнями - все это мы давно уже умеем делать!
Луноход Юйту-2 после высадки со станции Чанъэ-4"
Действительно, задача "достать камушки с Луны" уже не вызывает всеобщее восхищение. Но есть в этой экспедиции некоторые технические моменты, на которые стоит обратить внимание. Они говорят о том, что китайцы не ограничиваются повторением достижений прошлого, но намереваются идти дальше.
Для начала прочтите наш материал о предыдущей китайской миссии Чанъэ-4, во время которой на Луну был доставлен их второй луноход Юйту-2. Опять-таки, повторение пройденного во время советских экспедиций. СССР сначала доставил грунт с Луны беспилотным возвращаемым аппаратом Луны-16, а затем высадил туда беспилотный Луноход на Луне-17, китайские товарищи поступили с точностью до наоборот.
Есть, однако, одна существенная разница. Юйту-2 работал на обратной, невидимой с Земли стороне Луны, для чего использовался ретранслятор на гала-орбите, в то время как все лунные экспедиции СССР и США работали на видимой стороне Луны. Еще одна малозначительная на первый взгляд деталь - китайцы померили радиацию, которой будут облучаться находящиеся на поверхности Луны тайконавты. Вот интересно - американские астронавты летали на Луну, летали, ходили по ней, ходили и даже ездили - но насколько они сильно там облучились, мы так и не узнали... А китайцы, еще не пославши тайконавтов на Луну - уже знают, что они будут получать там 1369 микрозивертов в сутки (0.156 рентгена). Это почти вдвое больше, чем получают космонавты на МКС. Интересно, правда?
Теперь про экспедицию за лунным грунтом. Можно было бы подумать, что в Поднебесной повторят простейшую схему прямого перелета Луны-16, ведь они так старательно воспроизводят космическую технику и космическую программу СССР? Ничего подобного! Раньше и в самом деле копировали, но сейчас уже не все копируют, идут дальше.
Состав лунной станции Чанъэ-5 и схема полета
Схема станции Чанъэ-5 (CAST/Spaceflight101)
Космическая станция Чанъэ-5 состоит из четырех космических аппаратов, каждый из которых обладает собственной энергетической установкой, системами связи, реактивными двигателями и беспилотной системой управления:
Орбитальный модуль обеспечивает перелет к Луне, выход на лунную орбиту и обратный перелет к Земле;
Посадочный модуль аналогичен применявшемуся в аппаратах Чанъэ-3 и Чанъэ-4. Он отвечает за посадку на поверхность Луны и выполнение программы исследований;
Взлетный модуль - новый аппарат полной массой около 800 кг, который обеспечивает взлет с Луны, сближение и стыковку с орбитальным модулем;
Наконец, спускаемый аппарат спрятан под переходным конусом. Он принимает грунт от взлетного модуля и возвращает его на Землю, совершая аэродинамическое торможение в атмосфере Земли.
Мы видим, что CNSA (Китайское национальное космическое управление) реализует схему Кондратюка, которая считается сложной в техническом исполнении и осуществима только при высокой степени зрелости космической техники. План экспедиции выполняется китайцами вплоть до таких деталей, как двойное погружение в атмосферу Земли с отскоком, отработанную при полете советской АМC Зонд-7. Эта схема предназначается для пилотируемого полета человека, поскольку позволяет снизить аэродинамические перегрузки до 6-7g.
Спускаемый аппарат Чанъэ-5T1"
Так же, как в АМС "Зонд", спускаемый аппарат Чанъэ-5 имеет форму фары, только вдвое меньше по размерам, поскольку он не предназначен для полета человека. Размер в данном случае непринципиален, а наиболее интересно будет узнать, как в Китае решили проблему точности приземления, которая в полете советской АМС "Зонд" была недостаточной (тысячи км).
Этап возвращения капсулы Чанъэ-5 на Землю станет еще одним повторением маневра АМС Зонд-7 (первым стал испытательный полет орбитального модуля Чанъэ-5T1 в 2014 году). Но в остальном китайская лунная техника существенно отличается от советской. В программе экспедиции - беспилотная посадка в область со сложным микрорельефом с применением технологий искусственного интеллекта. Впервые в истории будет осуществляться автоматическая стыковка двух космических аппаратов на орбите Луны. Все эти технологии будут применяться при дальнейшем освоении нашего естественного спутника.
График полета станции Чанъэ-5
Выход АМС Чанъэ-5 на орбиту искусственного спутника Луны был запланирован на 28 ноября. После этого станция разделится на две примерно одинаковые по весу части - орбитальный модуль со спускаемым аппаратом, который останется на орбите и посадочный модуль с взлетным аппаратом, который совершит посадку в намеченную точку на поверхности Луны. Предполагаемая дата посадки - в полнолуние 30 ноября.
Забор грунта проводится на плато вулканического происхождения в Океане Бурь, в 150 км восточнее пика Рюмкера. Это молодые по лунным геологическим меркам породы возрастом около 1200 млн. лет, которые именно этим интересны геологам всего мира. Образцы будет собираться бурением до глубины двух метров и с поверхности, а общая их масса может составлять до 10 кг (но полностью возможности станции Чанъэ-5 использоваться не будут, полным успехом будет считаться сбор 2 кг).
Место посадки Чанъэ-5 (планируемое)
Посадочный модуль будет работать на Луне две недели - вся программа исследований рассчитана на выполнение в течение одного лунного дня, пока работают солнечные батареи. Не позже 11-13 декабря должен состояться старт взлетного модуля с поверхности Луны, автоматическая стыковка на орбите Луны для передачи капсулы с образцами грунта и старт орбитального модуля к Земле. При этом забор проб и старт взлетного модуля может произойти намного раньше крайнего срока, т.к. лунное утро - наиболее благоприятное время для этой операции. Объявленная продолжительность экспедиции - 23 дня, т.е. посадка спускаемого аппарата на Землю должна произойти 16 декабря.
Дополнено: станция Чанъэ-5 вышла на эллиптическую орбиту вокруг Луны 28 ноября в 21:15 по пекинскому времени. Маневр по переходу на круговую орбиту выполнен 29 ноября в 20:23, разделение посадочного и орбитального модуля прошло 30 ноября в 4:40. Посадка на поверхность Луны состоялась 1 декабря в 23:11.
По данным CNSA, на 3 декабря сбор образов завершен и взлетный модуль готов стартовать на орбиту, что "произойдет уже в ближайшие дни". 4 декабря взлетный модуль уже находился на орбите Луны и готовится к выполнению маневров сближения с орбитальным модулем. Это был первый старт китайского космического аппарата с поверхности другого небесного тела. На поверхности Луны остался посадочный модуль, который продолжит научные исследования.
Первая в мире стыковка двух автоматических аппаратов на окололунной орбите прошла утром 6 декабря 05:42 по пекинскому времени. И уже в 06:12 образцы были перегружены из взлетного модуля в спускаемый аппарат орбитального модуля Чаньэ-5 - так прошла первая в истории лунная беспилотная логистика. В 12:35 выполнивший свою задачу взлетный модуль отстыкован - он некоторое время пробудет на орбите Луны, пока не упадет обратно на ее поверхность (взлетный модуль был оправлен тормозным импульсом обратно на поверхность Луны, где завершил свою работу).
13 декабря в 9:51 по Пекину орбитальный модуль Чаньэ-5 покинул орбиту Луны и отправился в обратный путь к Земле. Он нес спускаемый аппарат, управляемая посадка которого состоялась на территории Китая 17 декабря в 01:59 по пекинскому времени (16 декабря в 20:59 по Минску). Вес собранных зондов образцов составил 1731 грамм.
Немного о китайских ракетах-носителях "Чанчжен"
Реализация схемы Кондратюка в беспилотном режиме будет значить, что китайская автоматика космических полетов готова к пилотируемому полету на Луну - который станет возможным после создания Китаем ракеты-носителя сверхтяжелого класса. Разумеется, пилотируемому полету будет предшествовать многоэтапная беспилотная программа - в частности, следующими целями являются доставка грунта с Южного полюса Луны (Чанъэ-6) и запуск туда лунохода (Чанъэ-7). Затем будет проводиться беспилотная подготовка к созданию лунной базы.
Нынешняя тяжелая ракета-носитель (РН) Чанчжен-5 является флагманом китайской ракетно-космической техники. Именно эта ракета сейчас применяется Китаем в его амбициозных программах исследования космоса. По своим возможностям она в целом аналогична российским ракетам Протон-М и Ангара-А5. Но по конструктивным особенностям она ближе к более передовой в техническом отношении советской РН "Энергия", о которой рассказано в нашей статье: Космические гонки XX и XXI века: время крылатых гигантов
Так же, как "Энергия", Чанчжен-5 использует четыре боковых блока первой ступени, работающих на кислородно-керосиновом топливе и центральную вторую ступень на кислородно-водородном топливе. Для запуска на высокие орбиты применяется третья верхняя водородная ступень, которой не хватало на "Энергии".
В настоящее время в Китае создается ракета сверхтяжелого класса Чанчжен-9, которая превзойдет советскую "Энергию" не только конструктивно, но и по выводимой на орбиту полезной нагрузке. Эта ракета откроет китайским тайконавтам путь на Луну.
Можно ли опередить китайцев в программе освоения Луны?
Не лишне будет отметить, что ракетных технологий, аналогичных нынешним китайским, у России сейчас нет. Советские космические технологии "Энергии" оказались в ведении различных постсоветских республик и были утеряны ими частично или полностью. В настоящее время Роскосмос сосредоточен на цели сохранения доступа в ближний космос с национальной территории, при этом задачи освоения Луны и развития космических технологий отходят на второй план.
Не лучше обстоят дела у НАСА. Финансовые аппетиты американского космического агентства и его подрядчиков растут, дееспособность падает. Тщетные попытки сэкономить "на спичках" приводят только к дальнейшему росту издержек. При этом власти никак не могут определиться с тем, что им нужно в первую очередь - то ли Марс, то ли Луна, то ли климат на Земле. Поэтому надежды "прогрессивного человечества" на освоение космического пространства всецело связаны с возникновением и быстрым развитием частного космоса.
Тем временем китайцы работают над своими космическими программами - не сказать, что особенно быстро, но методично и поступательно. Пожелаем удачи экспедиции Чанъэ-5, поскольку освоение космоса человеком должно продолжаться!
