09.12.2013

Moon Express представила концепцию лунного модуля

Миниатюрный (размером с приличный кофейный столик) MX-1 задуман таким не просто так, а чтобы его можно было запустить на пару с крупным коммерческим спутником. Но разве нечто столь небольшое сможет долететь до Луны и совершить на ней мягкую посадку?

Многие спутники выводятся на так называемую геостационарную орбиту высотой примерно 36 тыс. км, и это самая высокая точка над планетой, куда MX-1 смогут подбросить «попуткой». Полёт в космос на таком вот «общественном транспорте», по расчётам компании Moon Express, обойдётся на $6–8 млн дешевле специального носителя, но от геостационарной орбиты до Луны модулю придётся добираться самому.

Чтобы сделать это, ему нужно увеличить скорость ещё на 3,2 км/с, что требует топлива. И вот топливо-то американские частники выбрали довольно нетривиальное.

Модуль будет миниатюрным, а основная часть его массы уйдёт на топливо и амортизирующую нижнюю часть. (Здесь и ниже иллюстрации Moon Express.)

Китайцы, чей «Нефритовый заяц» как раз сейчас кружит вокруг Луны, готовясь к последнему рывку на культурно-историческую родину, предпочли в качестве топливной пары НДМГ и тетраоксид диазота. (Кстати, всяческие гидразины любят почти все созданные химические двигатели для глубокого космоса.) А вот Moon Express соригинальничала: она использует смесь из пероксида водорода и керосина.

При этом перекись водорода будет применяться как однокомпонентное топливо для основной части манёвров, а керосин впрыскиваться в самые ответственные моменты, чтобы выйти на траекторию Земля — Луна.

Чем вызван столь странный выбор? Когда пероксид водорода вступает в контакт с катализатором, то превращается в водяной пар с температурой около 600 °С и кислород. Легко видеть, что удельный импульс такого топлива мал, примерно 150 с. То есть он меньше, чем у твердотопливных ракетных ускорителей (250 с), которые никогда не применялись в советско-российской космонавтике, ибо приблизительно втрое уступают параметрам жидкостных ракет. Даже в паре с керосином импульса больше 300 с не получить, отчего пероксид водорода более или менее активно использовался разве что в ракетных ранцах.

Применение такого топлива для окололунных манёвров и мягкого прилунения было бы и вовсе невозможно, не будь лунная гравитация вшестеро слабее земной. Но тем не менее Moon Express считает это не слабостью проекта, а его ноу-хау. Компания подчёркивает: на лунных полюсах обнаружены большие количества водного льда — а значит, в перспективе (то есть при будущей добыче минералов на спутнике) пероксид водорода можно будет добывать на месте, используя лишь электролизную установку и энергию солнечных батарей.

MX-1 называют «"Айфоном" космоса»; Moon Express нацелена на универсальность новой платформы, которая должна быть в состоянии как анализировать образцы грунта в местах, намечаемых для геологической разведки, так и решать другие задачи, в том числе в модифицированном виде и за пределами системы Земля — Луна. Образец аппарата обещан к 2015 году, и одним только выигрышем Google Lunar XPRIZE, $30 млн которого должны компенсировать расходы на всю посадку, дело не ограничится, так как Moon Express с самого начала ориентировалась на внеземные минеральные ресурсы и даже исследовательскую деятельность.

(Ну не получается у нас заканчивать такие истории в одних мажорных тонах!) Да, воду на Луне можно найти. Но переводить её в пероксид водорода лишь немного сложнее, чем в пару «кислород — водород», удельный импульс которой куда выше.

Во-вторых, если уж мы собираемся всерьёз говорить о полётах на Луну, то водород и кислород намного привлекательнее и для обеспечения жизнедеятельности автоматических аппаратов и возможных лунных баз будущего. Запасёнными в дневное время водородом и кислородом посадочные модули смогут снабжать себя энергией лунной ночью (топливные элементы), да и космонавтам это для дыхания вполне пригодится.

А вот керосин, который Moon Express собирается комбинировать с пероксидом водорода, взять на Луне негде: вряд ли там есть мощные нефтяные месторождения и НПЗ нужного качества. Между тем из 600 кг лунного модуля три четверти приходятся именно на топливо, и замена его на кислород и водород позволила бы резко снизить его долю и поднять массу исследовательского оборудования, которое пока в весовой схеме концепта не превышает 60 кг.

Александр Березин

Источники:

1. compulenta.computerra.ru