Как до Луны: в России создана модель нового космического буксира
Российские ученые разработали модель буксира для дальнего космоса, с помощью которого можно будет доставлять до 10 т топлива или другой полезной нагрузки на орбиту Луны за несколько дней. Особенность буксира в том, что в основе его конструкции использованы проверенные временем технические решения, то есть построить его относительно быстро и легко. Кроме того, было принято решение упростить систему стыковки — она будет происходить только за счет оборудования корабля. Эксперты считают, что преимущество такого буксира в его высокой скорости, однако предупредили: он может оказаться невостребованным в ближайшее десятилетие.
Развернуться на орбите
Для освоения других планет, их спутников и самого космического пространства нужно много аппаратуры и других ресурсов, например, строительных материалов. Для перевозки таких грузов необходимы новые космические корабли. В Московском авиационном институте (МАИ) разработали свою модель буксира для дальнего космоса, которому дали название «Марафон».
По задумке разработчиков, его основным назначением будет обеспечение 20 тоннами топлива орбитальных станций в лунных пилотируемых миссиях. Но «Марафон» сможет перевозить в космическом пространстве и технические грузы, то есть аппаратуру. Перевозить людей он не будет. Одно из преимуществ нового буксира — то, что в нем используются уже проверенные технологии, поэтому много времени его разработка не займет.
— Аппарат состоит из двух частей: корабля многоразового пользования и одноразового танкера, — рассказал «Известиям» магистрант направления «Ракетные комплексы и космонавтика» кафедры «Стартовые комплексы» МАИ Герман Соловьев. — Первый из них как раз и называется «Марафон» — это непосредственно буксир, который один раз выводится на ракете на орбиту и остается там многие годы. Танкер, то есть фактически бочка с топливом, после выполнения своей функции будет утилизирован.
Правила стыковки
Предполагается, что буксир будет оснащен подвижным механизмом, внутри которого можно разместить грузы. Причем механизм рассчитывают вывести на орбиту в сложенном виде и развернуть уже на ней. Затем на буксир нужно будет доставить груз, который должен транспортировать «Марафон».
Еще одна особенность разработки — упрощение и удешевление процесса стыковки буксира с танкером и полезной нагрузкой. Обычно стыковка происходит по так называемому принципу взаимных измерений. Например, корабль «Союз» при стыковке с Международной космической станцией считывают параметры друг друга вплоть до момента контакта. Однако для этого нужны серьезные радиотехнические средства, ставить же их на одноразовый танкер неразумно. Поэтому «Марафон» будет производить стыковку с помощью только собственных односторонних измерений. Он будет сам приближаться к «бочке» и соединяться с ней.
— Данная система уже предложена NASA в рамках миссии по возврату марсианского грунта, однако там она строится исключительно на оптических и лазерных средствах, — пояснил Герман Соловьев. — Мы же ориентируемся на радиолокационную систему поиска на самом дальнем участке. На танкере достаточно установить несложный передатчик. На ближнем этапе предусмотрены измерения движения лазером и различными камерами.
До Луны и обратно
По словам разработчиков, «Марафон» можно будет применять для заправки лунного автоматического многоразового аппарата для доставки грузов с орбиты на поверхность Луны. Его программа полета подразумевает дозаправку от станции на орбите.
Сейчас инженеры уже рассчитали траекторию полета, массу буксира, сколько ему понадобится энергии и топлива. На основе этих данных ученые рассмотрели требования к возможной научной аппаратуре на борту — манипуляторам, захватным и стыковочным устройствам, размерам солнечных батарей для питания. В частности, изучена возможность установки радиолокационного комплекса для изучения Луны с ее орбиты.
— Масса топлива в 10 т является достаточной для доставки небольшого груза (например, образцов реголита) с орбиты Луны до Земли, но предельной, — сообщил ведущий научный сотрудник отдела космической динамики и математической обработки информации Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт. — При таком расстоянии две трети массы космического аппарата занимает именно топливо, то есть сам корабль должен весить не более 5 т.
Плюсы и минусы
Сейчас один из самых известных в России и мире проектов ядерных буксиров — «Зевс». По сравнению с ним у «Марафона» есть свои преимущества и недостатки. Например, для передвижения «Зевсу» требуется в несколько раз меньше топлива, чем «Марафону», который «съедает» за один полет к орбите Луны и обратно около 22 т горючего. Зато и доставлять груз на расстояние в 400 тыс. км (путь до Луны) «Зевс» будет 200 суток, а «Марафон» справится всего за пять.
По словам Натана Эйсмонта, при создании космических аппаратов для дальнего космоса у инженеров всегда стоит дилемма: сделать их более быстрыми, но требующими больше топлива, или более медленными, но менее энергозатратными. Кроме того, есть траектории, следуя по которым, можно добраться от Земли до Луны со значительно меньшими ресурсами благодаря гравитации, но они требуют много времени. Как показывает история развития космоса, люди предпочитают всё же более быстрый путь, хотя он обходится значительно дороже.
Космического буксира «Зевс»
Впрочем, у некоторых экспертов есть вопросы к разработке.
— Я пока не вижу четких целей, для которых мог бы понадобиться «Марафон», — поделился руководитель проекта малых космических аппаратов ГК «Геоскан» (компания-участник рынка НТИ «Аэронет») Александр Хохлов. — Учитывая приоритет на включение в Федеральную космическую программу на 2026–2035 годы по пилотируемой космонавтике низкоорбитальной высокоширотной Российской орбитальной станции, очевидно, что планов по доставке грузов и дозаправке лунных комплексов у России до конца 2030-х годов нет.
По словам эксперта, остается открытым и вопрос, как разработчики рассчитывают доставить на орбиту 22 т топлива — ведь Россия не планирует в ближайшее десятилетие разрабатывать сверхтяжелую ракету-носитель, способную вывести на орбиту и буксир, и такой объем.
