Новые подходы к проектированию лунной станции для обслуживания автоматических и пилотируемых космических аппаратов

Рассмотрена задача создания орбитальной лунной станции (ОЛС) на круговой низкой орбите высотой 100…150 км. Показано, что эту задачу надо рассматривать не как соотношение преимуществ и недостатков существования ОЛС, а как разработку конкретного проектного решения — в методическом подходе проектирования. При этом необходимо учитывать стратегическое значение ОЛС для всего процесса освоения Луны. ОЛС следует создавать не только для осуществления пилотируемых экспедиций, но и для реализации программ автоматических космических аппаратов. Описаны методы проектирования космических станций «от возможностей» и «от задач». Приведены примеры применения этих методов, указаны их недостатки, одним из которых является отсутствие учета изменения задач проектирования. Предложен метод проектирования, учитывающий динамику изменения задач проектируемого объекта (в частности, задач, возникающих при освоении Луны). Приведено укрупненное описание метода, где отправной позицией служит множество различных сценариев проектирования объекта, в том числе ОЛС. На базе предложенного метода проведено предварительное проектирование ОЛС. Изложены основные результаты проектирования. Отмечено, что проектирование ОЛС определяет проектирование ее модулей. Обоснована разработка нескольких типовых (серийных) космических модулей, предназначенных для выполнения основных функций в космическом полете. Сочетание таких модулей в рамках открытой архитектуры позволяет станции оперативно адаптироваться к выполнению новых задач и функционировать неограниченно долго (теоретически — без ограничения времени).

Литература

[1] Строганова Л.Б., Столярчук В.А., Макарова С.М. и др. Лунная база, проблемы обитаемости. Труды МАИ, 2013, № 67. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=41586

[2] Zarubin D.S., Sevastiyanov N.N., Mikrin E.A., et al. Lunar orbital platform segment for support and provision of lunar surface missions. IAC, 2019, paper IAC-19.A5.1.5.

[3] Макушенко Ю.Н., Муртазин Р.Ф., Зарубин Д.С. Космический порт для доставки экипажа на поверхность Луны. Космическая техника и технологии, 2019, № 2, с. 5–13.

[4] NASA Lunar programs. Opportunities exist to strengthen analyses and plans for moon landing. Report to congressional committees GAO-20-68. GAO, 2019. 45 p.

[5] Global exploration roadmap. NASA, 2020. 19 p.

[6] Bodkin D., Escalera P., Bocam K. A human lunar surface base and infrastructure solution. AIAA, 2006, paper AIAA 2006-7336.

[7] Cichan T., Bailey S., Burch A., et al. Concept for a crewed lunar lander operating from the lunar orbiting platform-gateway. IAC, 2018, paper IAC-18.A5.1.4x46653

[8] Седельников А.В., Танеева А.С., Орлов Д.И. Формирование проектного облика малого космического аппарата технологического назначения на основе опыта проектирования и эксплуатации космических аппаратов технологического назначения других классов. Вестник МАИ, 2020, № 3, с. 84–93, doi: https://doi.org/10.34759/vst-2020-3-84-93

[9] Whitley R., Martinez R. Options for staging orbits in cis-lunar space. IEEE Aerospace Conf., 2016, doi: https://doi.org/10.1109/AERO.2016.7500635

[10] Сапрыкин О.А. Исследования планет с использованием многоразовых взлетно-посадочных комплексов. Вестник МАИ, 2020, № 4, с. 48–58, doi: https://doi.org/10.34759/vst-2020-4-48-58

[11] Landgraf M., Hosseini S., Hufenbach B., et al. HERACLES - human/robotic lunar partnership mission (HRLPM2). ESA, CDF study report CDF-156(A), 2015. 318 p.

[12] Сапрыкин О.А. Технологии освоения Луны пилотируемыми и автоматическими средствами. Пилотируемые полеты в космос, 2014, № 2, с. 35–50.

[13] Крикалев С.К., Сапрыкин О.А. Пилотируемая лунная инфраструктура и коммерциализация полетов к Луне. Пилотируемые полеты в космос, 2016, № 1, с. 47–62.

[14] У «лунного» космического корабля «Орел» обнаружили «лишний вес». topwar.ru: веб-сайт. URL: https://topwar.ru/165743-u-lunnogo-kosmicheskogo-korablja-orel-obnaruzhili-lishnij-ves.html (дата обращения: 15.05.2021).

[15] Lunar orbital platform-gateway. nasa.gov: веб-сайт. URL: https://www.nasa.gov/gateway (дата обращения: 15.05.2021).

[16] Россия и Китай подписали меморандум о создании станции на Луне. tass.ru: веб-сайт. URL: https://tass.ru/kosmos/10862181?fbclid=IwAR1GadwPiI2NwL3M7B2wbCabNNZofjzVS5svLmgifROWgoljGhlxrhrR0CA (дата обращения: 15.05.2021).

[17] Saprykin O., Imshenetskiy A. The methodology of comparing the effectiveness of different scenario for lunar exploration by manned and automatic means. IAC, 2016, paper IAC-16,A3,IP,7,x32701.

[18] Сапрыкин О.А. Открытые системы на орбите. Пилотируемые полеты, 2013, № 1, с. 15–28.

[19] РКК «Энергия» предложила создать российскую космическую станцию. ria.ru: веб-сайт. URL: https://ria.ru/20201126/kosmos-1586442362.html (дата обращения: 15.05.2021).

[20] Saprykin O., Imshenetskiy A., Landgraf M. About results of comparing the effectiveness of different scenario for lunar exploration. IAC, 2016, paper IAC-16,B3,6-A5.3,1,x32703.

[21] Продукция ОКБ Факел. fakel-russia.com: веб-сайт. URL: https://fakel-russia.com/en/productions (дата обращения: 15.05.2021).