Содержание номера


ГЛАВНОЕ

Новое руководство Роскосмоса

О реформе космической отрасли

Олег Остапенко на Байконуре

ПИЛОТИРУЕМЫЕ ПОЛЕТЫ

Полет экипажа МКС-37. Октябрь 2013 года

Пресс-конференция экипажей МКС-38/39

КОСМОНАВТЫ. АСТРОНАВТЫ. ЭКИПАЖИ

Экипажи МКС -38/39 сдали экзамены

ПИЛОТИРУЕМАЯ ТЕХНИКА

Начало летных испытаний американского «лапотка»

ЗАПУСКИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Шестнадцатая «Практика»

Старт во второе пришествие. В полете – Sirius FM6

Очередной «шанхаец»

ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ

Возвращение «космической стрелы»

СРЕДСТВА ВЫВЕДЕНИЯ

Керосиновая зависимость

Российская многоразовая система первого этапа

Разработка ядерного буксира продолжается

МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ

СОВЕЩАНИЯ. КОНФЕРЕНЦИИ. ВЫСТАВКИ

Глава Марсианского общества посетил Россию

Конференция по дистанционному зондированию

XII Молодежные Циолковские чтения

«Сообщество космонавтов»

ПРЕДПРИЯТИЯ. ОРГАНИЗАЦИИ

NASA не работало две недели

ЮБИЛЕИ

Создатель ракетного щита. К 90-летию В.Ф.Уткина

40 лет Главной оперативной группе управления

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ

Его именем названы орбиты

СТРАНИЦА КОЛЛЕКЦИОНЕРА

Знаки «Летчик-космонавт»

СТРАНИЦА ПАМЯТИ

Малькольм Скотт Карпентер

Борис Владимирович Бодин

Дмитрий Алексеевич Заикин

Реклама



Проект «Анапа»

Автор: Афанасьев И.


31 октября в Центральном научно-исследовательском институте машиностроения (ЦНИИмаш) прошла защита научно-исследовательской работы (НИР) по теме малого межпланетного аппарата с маршевой электроракетной двигательной установкой (МКА-ЭРДУ) «Анапа», разрабатываемого по инициативе группы молодых специалистов НПО имени С. А. Лавочкина при участии Центра Келдыша, Института прикладной математики имени (ИПМ) М. В. Келдыша, Института космических исследований (ИКИ) и Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики (НИИ ПМЭ) МАИ. Выполненная работа получила высокую оценку, и были даны рекомендации к продолжению исследований (в части рассмотрения возможности изучения малых тел). Тема найдет продолжение уже в рамках опытно-конструкторской работы (ОКР).

Проект «Анапа» был анонсирован в российских СМИ за две недели до защиты. По словам руководителя работ Александра Шаханова, замысел возник около двух лет назад. Первоначально все делалось на чистом энтузиазме, но затем проект оценили специалисты ЦНИИмаш, и на НИР были выделены средства – около 1 млн руб в год. 

«Особенность нашего проекта в том, что зонд оснащен маршевым ЭРД*, а значит может маневрировать и после исследования одного астероида отправиться к другому астероиду или к Луне. Кроме того, это малый аппарат (массой около 400 кг), и для него не нужен целевой запуск (отдельная ракета), поскольку наличие ЭРД позволяет выполнить перелет к астероиду с различных стартовых орбит», – рассказал руководитель проекта. 

Александр Шаханов отметил, что в конструкции аппарата предполагается использовать элементы платформы МКА-ФКИ «Карат» разработки НПО имени С. А. Лавочкина, в частности звездные и солнечные датчики, систему навигации, элементы обеспечения теплового режима и ряд других, однако взять платформу «целиком» нельзя: «ЭРД требует много энергии, поэтому нам нужна значительно более мощная система электроснабжения, большие [по площади] солнечные батареи». 

Двигатель для МКА-ЭРДУ будет делать, скорее всего, калининградское ОКБ «Факел». Специалисты рассмотрели много вариантов, включая комбинации германского ионного ЭРД RIT-10, двух плазменных (холловских) СПД-70 или одного более мощного СПД-100 производства ОКБ «Факел» и плазменного КМ-60 Центра Келдыша. Анализ по массово-энергетическим характеристикам и ресурсу привел к выводу, что наиболее целесообразным является применение СПД-100, имеющего ресурс 9000 часов и летную практику, что немаловажно.

Расчетная масса зонда – примерно 400 кг. Запас характеристической скорости аппарата позволяет обойтись без применения разгонного блока для вывода на межпланетную траекторию. Легкий малогабаритный МКА-ЭРДУ может быть выведен попутно при запуске какого-либо спутника на геостационарную орбиту. Но для того чтобы покинуть пределы тяготения Земли, аппарат затратит немало времени. Кроме этого, для разгона потребуется совершить как минимум один гравитационный маневр у нашей планеты.

Хотя во время защиты НИР акцент был сделан на исследованиях лунного пространства, характеристики и варианты построения большинства служебных систем позволяют отправить МКА-ЭРДУ хоть к Луне, хоть к астероидам. Тема астероидов актуальна уже не первый год. «Анапу» можно направить к объекту 2011 UK10 из класса астероидов, сближающихся с Землей, с последующим перелетом к Апофису**. Теоретически есть возможность использовать подобный аппарат и для исследования недавно открытого 400-метрового астероида 2013 TV135, который в 2032 г. может столкнуться с Землей. Именно этот астероид вице-премьер РФ Дмитрий Рогозин назвал 17 октября «сверхцелью» для отечественной космонавтики.

Баллистические траектории аппарата просчитывались с участием ИПМ имени М. В. Келдыша и ИКИ РАН. По словам А. Е Шаханова, с помощью МКА-ЭРД можно выполнить точные измерения траектории астероидов 2011 UK10 и Апофис, провести съемку их поверхности в различных спектральных диапазонах, а значит уточнить химический состав и массу. Правда, до астероида 2013 TV135 данный вариант МКА-ЭРД все-таки не долетит – для такой миссии нужен зонд мощнее. Ранее в рамках исследовательского проекта ученые из ИКИ РАН рассчитали траекторию «межпланетного бильярда»: когда аппарат летит не прямиком на конечную цель своего маршрута, а по пути сближается с другими малыми небесными телами. Это одно из преимуществ, которое обеспечивается ЭРД. По таким же принципам построена программа американского аппарата Dawn, который уже изучил Весту и теперь летит к карликовой планете Церера.

«Анапа» сможет исследовать «встречные» тела на пролетной траектории, как, например, это сделала Rosetta с астероидом Штейнс или NEAR с Матильдой. Достижение конечной цели экспедиции – Апофиса – очень сложная задача. Его размер около 325 м, а массы недостаточно для создания сильного гравитационного поля и захвата аппарата: выход на его орбиту потребует значительно больше усилий, времени и математики, чем, к примеру, выход на окололунную орбиту. Не исключено, что придется повторять попытку несколько раз. NASA такое проделывало, но там целью был 30-километровый астероид Эрос. Возможно, придется последовать примеру JAXA: во время высадки на 300-метровый астероид Итокава зонд Hayabusa просто летел рядом.

Отечественный опыт осуществления столь сложных в баллистическом отношении операций невелик и относится только к полету станций «Вега», стартовавших в 1984 г. Сближение с кометой Галлея в марте 1986 г. производилось на встречных курсах, и расчет и коррекция траектории осуществлялись при поддержке 22-х астрономических учреждений СССР. Сейчас из научных кадров тех времен остались единицы, и «экипажу» МКА-ЭРДУ придется учиться заново. 

Итак, основой зонда будет существенно доработанная платформа «Карат» с мощной системой электроснабжения. Связь может осуществляться при помощи узконаправленной рупорной антенны, которая должна обеспечить скорость передачи до 400 кбит/сек на расстоянии до Луны. Основная научная программа пройдет намного дальше, и не исключено, что на дальних участках орбиты связь вообще будет прерываться или осуществляться по самому минимуму, необходимому для наблюдения за состоянием аппарата.

В расчетах МКА-ЭРДУ принималась масса научной аппаратуры 16 кг: в выборе приборов помогали специалисты ИКИ РАН. Для визуального исследования и картографирования небесных тел предполагается разместить на аппарате камеру высокого разрешения с режимом съемки в видимом диапазоне. Для изучения состава поверхности хорошо подходит инфракрасный спектрометр. Наконец, для поиска радиоактивных элементов можно использовать гамма-спектрометр. Все приборы хорошо себя показали при изучении Луны и планет.

В целом состав комплекса научной аппаратуры позволит подробно исследовать астероиды в дистанционном режиме: определить их форму, геоморфологию, геологическое строение. С выходом МКА-ЭРДУ на орбиту астероида появится возможность уточнить параметры движения опасного тела. Собранная информация позволит точно оценить степень угрозы для Земли и предусмотреть меры противодействия.

В итоге МКА-ЭРДУ получается довольно простым и при этом вполне перспективным. Строится он по модульной схеме, в основном из проверенных в космосе компонентов. С точки зрения собственно науки, от него, пожалуй, не стоит ожидать каких-то «прорывов» – ну разве что на его пути встретится совсем уж уникальный астероид. И в принципе опыт, приобретенный в такой миссии, во многом будет повторением того, что уже сделали зарубежные космические агентства. И все же цель проекта не в добыче уникальных знаний. На данном этапе российским специалистам нужны две основные вещи: восстановить реальные навыки проектирования, постройки и эксплуатации межпланетных зондов и наверстать технологическое отставание от других космических держав. В этом смысле проект и прорывной, и новаторский. Особенно важно то, что за эту программу взялись молодые инженеры, которые, набравшись опыта, впоследствии смогут отправлять к планетам гораздо более сложные аппараты.


Говоря о научно-технической новизне предполагаемой миссии, можно выделить несколько моментов:
  • МКА-ЭРДУ может стать первым российским межпланетным аппаратом, осуществляющим научную программу на расстояниях дальше орбиты Луны.
  • Впервые отечественная разработка использует маршевую ЭРДУ.
  • В полет за пределы орбиты Луны отправится первый для нашей страны МКА массой менее 500 кг.
  • Первый отечественный аппарат сможет осуществить научную программу исследования астероидов с близкого расстояния.
Кроме того, реализация данного проекта снизит риски всех последующих и более фундаментальных исследований с использованием ЭРДУ, таких как «Интергелиозонд».

Что касается сроков, запуск МКА-ЭРДУ предполагается к 2021 г. Такая медлительность объясняется тем, что фактически все работы ведутся во внерабочее время, почти на чистом энтузиазме. На выделенные сейчас деньги реальный зонд не спроектируешь, и проекту требуется гораздо более серьезная финансовая поддержка. В связи с этим участники работы «Анапа» направили письмо в адрес нового главы Рос­космоса О. Н. Остапенко. 

Молодые ученые просят руководство космического ведомства страны обратить внимание на проект, отмечая, что МКА-ЭРДУ «Анапа» – это научно-техническая разработка именно нового поколения ученых и инженеров, решивших связать свою судьбу с освоением космоса в первые десятилетия XXI века. Осуществление проекта позволит стимулировать отечественную научно-исследовательскую и изыскательскую деятельность, поддержать энтузиазм и смелость в поиске технических решений у молодых ученых и инженеров на многих предприятиях и в научных организациях.

Авторы письма обращаются в Роскосмос с просьбой выделить необходимое финансирование. По предварительным расчетам, реализация проекта МКА-ЭРДУ потребует в 2.5 раза меньше средств, чем ушло у NASA на запущенный недавно лунный зонд LADEE. Сравнительно малые габариты и масса МКА-ЭРДУ позволят обойтись без отдельной ракеты, а вывести его попутным запуском с каким-либо другим спутником, отправляющимся на высокоэнергетическую орбиту.

Естественно, проект породил и широкую волну критики как среди ведущих специалистов отрасли, так и среди наблюдателей и любителей. В частности, один из участников интернет-форума «Новостей космонавтики» отметил, что придумать интересную задачу для МКА-ЭРД непросто: «Это очень сложно, особенно учитывая его технический уровень, уступающий даже SMART-1, аппарату десятилетней древности. Долететь до Луны и не «умереть» – это достижение прошлого века. Долететь до астероида, сфотографировать его и уточнить орбиту – это могут даже китайцы. Более зрелищным мероприятием могло бы стать исследование кометы, благо они иногда проходят вблизи Земли, так что и лететь далеко не надо. В марте 2015 г. всего в 0.03 а. е. от нас пройдет комета 252P/LINEAR, в феврале 2017 г. в 0.08 а. е. – 45P/Хонда-Мркос-Пайдушакова, в декабре 2018 г. в 0.077 а. е. – 46P/Виртанена. Последняя, кстати, довольно крупная и представляет большой научный интерес – именно к ней должна была первоначально отправиться Rosetta. По прочим параметрам миссия будет аналогична пролету зондом EPOXI кометы Хартли в 2010 г.: и в плане простоты, и в плане времени, и в плане зрелищности, и в плане участия любительской общественности».

Принимая во внимание критику, заметим следующее. В последние годы с трибун разных высот нередко звучало магическое слово «инновации». Однако, судя по уровню работ, выполняемых ныне, представители отечественной ракетно-космической отрасли понимают это слово как-то странно. Они не только не стремятся к реальным инновациям, но и стараются в основном использовать задел, накопленный в 1970 – 1980 гг. советской космонавтикой. Между тем время идет, задел истощается, а новому поколению ученых и специалистов, как воздух, необходим реальный прорыв в разработках, который – увы! – сам собой не возникнет, даже если произносить это магическое слово несколько раз на дню… Очевидно, надо что-то делать, и делать уже сейчас.

С использованием материалов РИА «Новости», http://habrahabr.ru/post/198494/, http://urf.podelise.ru/docs/407/index-92378-47.html, http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,112529.0.html  и сообщений интернет-форума «Новостей космонавтики»
Журнал Новости Форум Фото Подписка Рекламодателям Контакты