Пилотируемая экспедиция на Луну


 Варианты 1-2                     Прочее

 Варианты 3-4                     Доставка грузов  

 Варианты 5-6                     Что мы забыли на Луне?

 Вариант 7 

 Вариант 8


                                                      Ракеты-носители для пилотируемой экспедиции на Луну


   Для осуществления лунной экспедиции необходимо:
1. Доставить на Луну лунный модуль (ЛМ) с двумя космонавтами, при этом его возможности покинуть Луну должны быть не меньшими, чем у взлётной ступени корабля «Аполлон» (масса 4548 кг).
2. Доставить на низкую лунную орбиту основной блок (ОБ) – корабль, способный возвратить на Землю троих космонавтов. Масса ОБ должна составлять не менее 12 т, из них – 5,5 т топлива.
   Кроме ЛМ и ОБ в состав лунного комплекса (ЛК) должен также входить тормозной блок (ТБ). Если ТБ совершает посадку на Луну, то он является посадочной ступенью (как было в программе «Аполлон»). В противном случае используется единый лунный модуль (ЕЛМ), совершающий как посадку, так и старт (как предполагалось в советской лунной программе).
   Для запуска лунного комплекса к Луне предполагается использовать последнюю ступень РН, заправляемую топливом на орбитальной станции (ОС). Кроме того, потребуется заправить и тормозной блок. Компоненты топлива могут как доставляться на ОС в готовом виде, так и вырабатываться из воды. Для доставки на ОС компонентов или воды предполагается создать специальный аппарат, адаптированный для решения такой задачи, что сократит затраты на его производство и отработку. Основной целью такого аппарата будет обеспечение минимальной стоимости доставки килограмма ПГ на ОС.
   Если доставляемым грузом будет вода, то на ОС потребуется разместить электролизно-криогенный комплекс. При электрической мощности солнечных батарей 100 кВт он способен в течение года, с учётом неизбежных технологических перерывов, переработать в жидкие компоненты топлива 85 т воды.
   Предложенный способ позволит использовать в лунной экспедиции ракеты-носители тяжёлого, среднего и лёгкого классов.
   Ниже предлагаются к рассмотрению 6 из 8 вариантов, изученных нами.
   Варианты 3, 4 предполагают использование одного носителя – «Протон-М» или «Ангара 5», имеющих в качестве последней ступени универсальный кислородно-водородный блок (УКВБ). Эти варианты напряжённы в резервах массы, особенно вариант 3, где, возможно, потребуется догрузка ЛК до 1,5 т, при этом груз придётся доставлять отдельно. Недостатком является значительное время ожидания экипажем заправки и подготовки ЛК и УКВБ. С другой стороны, если ОС работает в автоматическом режиме, предлагаемый способ даёт возможность экипажу заблаговременно прибыть на неё, принять, заправить и подготовить связку УКВБ-ТБ-ЕЛМ.
   Варианты 5,6 проще и доступнее в осуществлении. Они предполагают выведение ОБ отдельной РН. Для этого подойдёт готовый носитель «Зенит-2» (предстоит завершить восстановление наземного старта на Байконуре), а в перспективе – разрабатываемый «Союз-3». При выведении лунного модуля и ТБ возможности носителя «Протон-М» используются не полностью, что позволяет разместить на нём дополнительный груз. Таким грузом могут быть дополнительное топливо или твёрдотопливные ускорители, предназначенные для начального разгона ЛК. Раздельный запуск даст возможность экипажу ЛК прибыть на ОС к моменту готовности УКВБ-ТБ-ЕЛМ, и задержаться на ней только на время отдыха. Тогда основная часть экспедиции по времени не наложится на острый период адаптации к невесомости, удастся избежать растраты лишних сил и ослабления навыков экипажа.
   Варианты 7, 8 – перспективны, для их осуществления потребуется создать два новых носителя, а также иметь на ОС ещё один компонент - жидкий метан. Носитель ОБ может быть создан и на основе РН «Союз» с «урезанным» центральным блоком. Вариант 7 – напряжённый по массовым характеристикам, и, вероятно, будет востребован для полёта к уже доставленному грузовому модулю или для смены экипажа лунной базы.
   В варианте 7 ТБ используется, как посадочная ступень, а масса ЛМ равна массе взлётной ступени лунного модуля «Аполлон». В остальных вариантах используется ЕЛМ. Вариант 3 по возможностям равен варианту 7, в остальных случаях удаётся доставить дополнительный невозвращаемый груз на Луну.
   В таблице 1 приведены данные по представленным вариантам: общая масса заправляемого топлива, начальная масса лунного модуля, масса стартующего с Луны лунного модуля и масса доставляемого на Луну дополнительного груза.



Варианты

Тип РН

Заправка

топливом, т

Масса ЛМ

с грузом, т

Стартовая

масса ЛМ,

        т

  Прирост

 массы ПГ

 на Луне, т

1

А7 (1025 т)

65

-

-

-

2

А7 (1025 т)

95

-

-

-

3

«Протон-М»/ «Ангара 5»

54,8

7,8

5,88

-

4

«Ангара 5»

58,1

8,9

5,92

0,70

5

«Протон-М» + «Зенит-2»

60,2

10,8

6,3

0,47

6

«Протон-М» + «Зенит-2»

56,4

9,9

5,97

1,38

7

«Ангара 1М» + РН  295 т

58,8

4,55

4,55

-

8

«Союз-2М» +

РН  282 т

66,9

8,8

5,71

1,32


Табл. 1


   В предлагаемых вариантах масса разгонной ступени и ЛК меньше, чем в проекте «Аполлон». Это связано с достижениями в области ракетостроения и навигационных приборов, сделанными за прошедшее время. Прежде всего, это реализованный высокий удельный импульс у двигателей УКВБ (КВД-1 - 4550 Н·с/кг) и блока ДМ (3538 Н·с/кг). Энергомассовое совершенство ОБ предполагается умеренным, а лунного модуля – на уровне программы «Аполлон». В расчётах использовались невысокие параметры ДУ ЕЛМ, надёжность которой критична для безопасности экипажа (удельный импульс – 3000 Н·с/кг, кроме варианта 7). Американский лунный модуль имел посадочную и взлётную ступени, каждая из которых содержала немалый запас топлива для манёвров. Единый модуль, выполняющий как посадку, так и старт, позволяет полностью использовать топливо блока ДМ и сократить собственный бортовой запас, так как не оставляет топливо на Луне. Этому будет способствовать и более детальная разведка места посадки современными средствами, что сократит время на маневрирование. Кроме того, при равных возможностях у ЕЛМ меньше масса посадочной оснастки.
   Далее приведены краткие описания представленных вариантов лунных экспедиций.


  в начало 


Варианты 1-2


   Варианты 1 и 2 демонстрируют возможности предлагаемой системы СВ и опираются на использование носителя А7 с кислородно-водородной верхней ступенью. Грузоподъёмность носителей А7 обоих вариантов составит 51 т на НКО, а масса топлива в КВБ - 64 т и 98 т соответственно. Они способны доставить на орбитальную станцию полностью собранный ЛК массой 47 т. КВБ варианта 1, заправленный топливом на ОС, способен вывести ЛК на траекторию к Луне. Это даёт возможность «скопировать» экспедицию «Аполлона», избежать заправки ЛК и использовать в нём только высококипящие компоненты. КВБ варианта 2 обеспечивает не только отлёт ЛК к Луне, но и выведение его на низкую лунную орбиту (т. е. на неё доставляется 47 т ПГ). Чтобы наглядно представить возможности 2-го варианта в параметрах программы «Аполлон», заметим, что в грубом приближении его ЛК может содержать второй, дополнительный ЛМ. Во время полёта к Луне потребуются особые меры, включая специальный режим ориентации, предохраняющие остатки топлива КВБ от перегрева. Сертификация А7 для пилотируемых пусков не предполагается, посадка космонавтов в ЛК производится во время его обслуживания на ОС.
   Ниже в таблице 2 приведены основные параметры вариантов 1 и 2.


 

Вариант 1

Вариант 2

Стартовая масса РН, т

1025

1025

Характерист. скорость КВБ, м/с

3200

4050

Масса ПГ, т (НКО)

50.8

51.1

Масса ПГ, т (ОС)

47.1

47.0

Масса дозаправляемого топлива, т

64.3

97.7

Масса конструкции КВБ, т

12.7

19.5

Стоимостный эквивалент выводимой массы, т

79.3

95.9

Масса ПГ на лунной орбите, т

33.0

47.0

Относительная удельная стоимость ПГ на лунной орбите

1.00

0.85


Табл. 2


   С позиций настоящего времени реализация этих вариантов выглядит маловероятной из-за избыточности их возможностей и высокой стоимости создания А7. По затратным показателям они значительно уступают вариантам, предусматривающим заправку на ОС блоков ЛК.


  в начало 


Варианты 3-4


   Лунный комплекс (ЛК) состоит из основного блока (ОБ) – возвращаемого корабля, тормозного блока (ТБ) и единого лунного модуля (ЕЛМ).
   ОБ включает орбитальный отсек и спускаемый аппарат от КК «Союз», доработанные для полёта к Луне, а также вновь разработанный агрегатный отсек с запасом топлива 5,5 т. Общая масса ОБ в составе ЛК – 12 т, экипаж – 3 человека. ТБ представляет собой стандартный блок ДМ, доработанный под заправку жидким кислородом на ОС, который выводится на орбиту с пустым баком окислителя и полным – горючего. ЕЛМ предназначен для мягкой посадки на Луну, старта с неё и обеспечения встречи с ОБ на лунной орбите. Он имеет отделяемую посадочную платформу, включающую посадочные опоры и донный экран. На ней же крепится исследовательское оборудование. Основные системы двигательной установки ЕЛМ дублированы. В случае отказа одной из своих систем ДУ ЕЛМ должна обеспечить возвращение экипажа с любого этапа самостоятельного полёта модуля.  
   Лунный комплекс выводится на орбиту носителем типа «Протон-М» или «Ангара 5», использующим в качестве последней ступени Универсальный кислородно-водородный блок (УКВБ). В варианте 3 блок вмещает 44 т топлива, что предусмотрено его проектом, в варианте 4 несколько больше – 47,3 т. При выведении расположение элементов ЛК следующее: на УКВБ устанавливается ТБ, на него – ЕЛМ, сверху – ОБ.
   После выведения на базовую орбиту связка УКВБ-ЛК совершает перелёт к ОС, используя корректирующую двигательную установку (КДУ), размещённую на УКВБ. КДУ обеспечивает подлёт связки УКВБ + полезный груз к ОС с минимальной скоростью, позволяющей осуществить её захват средствами ОС. Вопрос о целесообразности размещения экипажа в ОБ при выведении остаётся открытым. До начала заправки топливом (возможно, и до причаливания к ОС) ОБ отделяется от связки и стыкуется с орбитальной станцией.
   После заправки УКВБ и ТБ экипаж переходит в ОБ, на котором покидает орбитальную станцию и осуществляет стыковку с ЕЛМ, либо ОБ соединяется агрегатным отсеком с остальной компоновкой при помощи манипулятора ОС. Лунный комплекс с заправленным УКВБ отводится на безопасное расстояние от орбитальной станции, на остатках компонентов КДУ проводится осадка топлива, УКВБ запускается и выводит ЛК на траекторию к Луне, после чего отделяется. При выведении экипаж будет испытывать нарастающую перегрузку силой до 0,72
g. Если ОБ пристыкован к ЕЛМ, то перегрузка будет отрицательной. Если ОБ соединён с остальной компоновкой агрегатным отсеком, то после выведения он отделяется, отводится, разворачивается и стыкуется с ЕЛМ. В варианте 3 потребуется небольшой импульс довыведения, который обеспечит ТБ.
   В ходе полёта к Луне потребуются коррекции траектории с общим импульсом до 20 м/с, для чего предполагается использовать ДУ ОБ. Торможение для выхода на низкую круговую лунную орбиту высотой около 100 км осуществляется тормозным блоком, при этом отрицательная перегрузка для экипажа не превысит 0,3
g.
   Далее серией включений ДУ ОБ орбита преобразуется в эллиптическую с периселением около 10 км, после чего ОБ с одним космонавтом отделяется и переводится на орбиту ожидания. В районе периселения  ДУ ТБ включается и полностью вырабатывает топливо, обеспечивая ЕЛМ минимальную скорость относительно лунной поверхности. Затем ТБ отделяется, уводится за счёт стравливания остатков газов наддува и компонентов и падает на Луну. Предполагаемая горизонтальная скорость ЕЛМ при разделении – 100 м/с в варианте 3 и 125 м/с в варианте 4, высота – 10 км. Дальнейшее торможение ЕЛМ выполняет с помощью собственных двигателей. Заключительный этап посадки космонавты выполняют в ручном режиме.
   После выполнения программы исследований ЕЛМ с экипажем стартует и выходит на орбиту, оставляя посадочную платформу на Луне. Далее ЕЛМ выполняет серию орбитальных манёвров, требующихся для сближения с ОБ. Сближение завершается стыковкой, в которой активную роль играет ОБ. Космонавты переносят в ОБ результаты исследований, отделяют пустой ЕЛМ и выводят ОБ на траекторию возвращения к Земле.
   Перед входом в атмосферу ОБ разделяется на отсеки, два из них - орбитальный и агрегатный - разрушаются, а спускаемый аппарат осуществляет управляемый спуск и совершает мягкую посадку.
   Основные характеристики вариантов 3 и 4 приведены в таблице 3.

   Оба варианта схожи с одним существенным отличием. Если в варианте 4 УКВБ выводит лунный комплекс на траекторию к Луне, то в варианте 3 возможностей УКВБ для этого не хватает и требуется доразгон с помощью блока ДМ. В результате двигатель блока ДМ запускается  три раза против двух у варианта 4. С учётом ещё и того, что масса ЛК варианта 4 несколько больше, очевидно, что он предпочтительнее. Причина, по которой здесь рассматриваются оба варианта, состоит в том, что выводимая масса ЛК оказывается на пределе возможностей носителей, при том, что существуют ограничения на соотношение ступеней, накладываемые расположением районов их падения.



 

Вариант 3

Вариант 4

Носитель

"Протон-М"

"Ангара-5"

Масса УКВБ, т

52,736

56,378

Топливо УКВБ, т

44,000

47,300

Конструкция УКВБ, т

7,350

7,680

Характ. скорость при выведении, м/с

3697

3781

Характ. скорость при запуске к Луне, м/с

3105

3200

Масса КДУ, т

1,386

1,398

   в т. ч. топлива для перелёта к ОС

0,924

0,932

Заправляемый водород, т

6,286

6,757

Заправляемый кислород (для УКВБ и ТБ), т

48,485

51,314

Лунный комплекс, т

37,140

38,200

Масса ОБ+ТБ+ЕЛМ на ОС до заправки

26,369

27,429

Основной блок, т

12,000

12,000

Топливо ОБ, т

5,500

5,500

Тормозной блок (11Д58М), т

17,345

17,345

Конструкция ТБ, т

2,300

2,300

Топливо ТБ для доразгона, т

0,979

0,000

Топливо ТБ для первого торможения, т

7,723

8,158

Топливо ТБ для второго торможения, т

6,343

6,887

Всего топлива, т

15,045

15,045

Всего окислителя, т

10,771

10,771

Удельный импульс ДУ, Н·с/кг

3538

3538

Соотношение компонентов

2,52

2,52

Характ. скорость  доразгона, м/с

95

0

Характ. скорость в 1-м торможении, м/с

850

850

Характ. скорость во 2-м торможении, м/с

1725

1701

Единый лунный модуль, т

7,795

8,855

Сухая масса ЕЛМ, т

3,903

4,777

Топливо ЕЛМ, т

3,892

4,078


Табл. 3

  в начало


Варианты 5-6


   Лунный комплекс (ЛК) состоит из основного блока (ОБ) – возвращаемого корабля, тормозного блока (ТБ) и единого лунного модуля (ЕЛМ).
   ОБ включает орбитальный отсек и спускаемый аппарат от КК «Союз», доработанные для полёта к Луне, а также вновь разработанный агрегатный отсек с запасом топлива 5,5 т. Общая масса ОБ в составе ЛК – 12 т, экипаж – 3 человека. ТБ представляет собой блок ДМ с увеличенными топливными баками, доработанный под заправку жидким кислородом на ОС. Он выводится на орбиту с пустым баком окислителя и полным – горючего. ЕЛМ предназначен для мягкой посадки на лунную поверхность, обеспечения деятельности экипажа на Луне и доставки его и материалов исследований на лунную орбиту. Он имеет отделяемую посадочную платформу, включающую посадочные опоры и донный экран. На ней же крепится исследовательское оборудование. Основные системы двигательной установки ЕЛМ дублированы. В случае отказа одной из своих систем ДУ ЕЛМ должна обеспечить возвращение экипажа с любого этапа самостоятельного полёта модуля.
   Лунный  модуль и блок ДМ выводятся на орбиту носителем «Протон-М», использующим в качестве последней ступени Универсальный кислородно-водородный блок (УКВБ), вмещающий 44 т топлива, что предусмотрено его проектом. При выведении ЕЛМ устанавливается на блок ДМ. В варианте 5 носитель может попутно захватить несколько тонн груза. В варианте 6 УКВБ оснащён ускорителем, дающим заметный вклад в разгон при старте к Луне. В таблице 4 рассмотрен случай, когда ускорителем является мощная КДУ, отбрасываемая после выработки топлива.
   После выведения на базовую орбиту связка УКВБ-ТБ-ЕЛМ совершает перелёт к ОС, используя корректирующую двигательную установку (КДУ), размещённую на УКВБ. КДУ обеспечивает подлёт связки УКВБ + полезный груз к ОС с минимальной скоростью, позволяющей осуществить её захват средствами ОС.
   ОБ выводится на орбиту носителем «Зенит-2» или другим, обеспечивающим требуемую грузоподъёмность, совершает самостоятельный перелёт и стыковку с орбитальной станцией.
   После заправки УКВБ и ТБ экипаж переходит в ОБ, на котором покидает орбитальную станцию и осуществляет стыковку с ЕЛМ, либо ОБ соединяется агрегатным отсеком с остальной компоновкой при помощи манипулятора ОС. Лунный комплекс с заправленным УКВБ отводится на безопасное расстояние от орбитальной станции, в нужный момент запускается ускоритель (КДУ), а затем и сам УКВБ, который разгоняет ЛК, полностью вырабатывая топливо, после чего немедленно отделяется. В варианте 6 в ходе выведения отбрасывается опорожнённая КДУ. Довыведение на траекторию полёта к Луне осуществляется блоком ДМ. При выведении экипаж будет испытывать нарастающую перегрузку силой до 0,6 - 0,65
g. Если ОБ пристыкован к ЕЛМ, то перегрузка будет отрицательной. Если ОБ соединён с остальной компоновкой агрегатным отсеком, то после выведения он отделяется, разворачивается и стыкуется с ЕЛМ.
   В ходе полёта к Луне потребуются коррекции траектории с общим импульсом до 20 м/с, для чего предполагается использовать ДУ ОБ. Торможение для выхода на низкую круговую лунную орбиту высотой около 100 км осуществляется тормозным блоком, при этом отрицательная перегрузка для экипажа может достигнуть 0,25
g.
   Далее серией включений ДУ ОБ орбита преобразуется в эллиптическую с периселением около 10 км, после чего ОБ с одним космонавтом отделяется и переходит на орбиту ожидания. В районе периселения  ДУ ТБ включается и полностью вырабатывает топливо, после чего ТБ отделяется и уводится за счёт стравливания остатков газов наддува и компонентов. Дальнейшее торможение ЕЛМ выполняет с помощью собственных двигателей. В варианте 5 лунному модулю потребуется погасить довольно значительный остаток орбитальной скорости – на ~425 м/с больший, нем в варианте 6. Заключительный этап посадки космонавты выполняют в ручном режиме.
   После выполнения программы исследований ЕЛМ с экипажем стартует и выходит на орбиту, оставляя посадочную платформу на Луне. Далее ЕЛМ выполняет серию орбитальных манёвров, требующихся для сближения с ОБ. Сближение завершается стыковкой, в которой активную роль играет ОБ. Космонавты переносят в ОБ результаты исследований, отделяют пустой ЕЛМ и выводят ОБ на траекторию возвращения к Земле.
   Перед входом в атмосферу ОБ разделяется на отсеки, два из них - орбитальный и агрегатный - разрушаются, а спускаемый аппарат осуществляет управляемый спуск и совершает мягкую посадку.
   В варианте 5 ЕЛМ при посадке расходует больше топлива и доставляет на Луну меньший полезный груз, чем ЕЛМ варианта 6, несмотря на бòльшую начальную массу. При одинаковых способностях модулей к возвращению грузов и экипажа ЕЛМ варианта 5 доставляет на Луну на 0,47 т, а ЕЛМ варианта 6 – на 1,38 т груза больше, чем ЕЛМ варианта 3.
   Дополнительные возможности раздельного старта позволяют увеличить время пребывания на Луне почти до полного лунного дня (максимальное время пребывания людей на Луне составило 75 часов в экспедиции «Аполлона 17»), или до 2-3 месяцев при условии доставки на Луну дополнительного грузового модуля. При этом возможна доставка на Луну всего экипажа, а также использование модификации ОБ с увеличенным запасом топлива вместо орбитального отсека. В этом случае перед стартом к Земле агрегатный отсек лунного модуля отделяется, а кабина остаётся пристыкованной к ОБ и выполняет роль орбитального отсека.
   Основные характеристики вариантов 5 и 6 приведены в таблице 4.


 

Вариант 5

Вариант 6

Носитель ТБ+ЕЛМ

"Протон-М"

"Протон-М"

Носитель ОБ

"Зенит-2"

"Зенит-2"

Масса УКВБ, т

52,736

60,714

Топливо УКВБ, т

44,000

44,000

Конструкция УКВБ, т

7,350

7,350

Характ. скорость при выведении, м/с

3697

3768

Характ. скорость при запуске к Луне, м/с

2603

3117

Масса КДУ, т

1,386

9,364

   в т. ч. топлива для перелёта к ОС

0,924

1,190

Заправляемый водород, т

6,286

6,286

Заправляемый кислород (для УКВБ и ТБ), т

53,871

50,101

Лунный комплекс, т

48,716

41,808

Масса ТБ+ЕЛМ на ОС до заправки

20,560

17,422

Основной блок, т

12,000

12,000

Топливо ОБ, т

5,500

5,500

Тормозной блок (модификация ДМ), т

25,868

19,902

Конструкция ТБ, т

3,300

2,600

Топливо ТБ для доразгона, т

7,796

0,969

Топливо ТБ для первого торможения, т

8,739

8,722

Топливо ТБ для второго торможения, т

6,032

7,611

Всего топлива, т

22,568

17,302

Всего окислителя, т

16,156

12,386

Удельный импульс ДУ, Н·с/кг

3538

3538

Соотношение компонентов

2,52

2,52

Характ. скорость  доразгона, м/с

617

83

Характ. скорость в 1-м торможении, м/с

850

850

Характ. скорость во 2-м торможении, м/с

1256

1682

Единый лунный модуль, т

10,848

9,906

Сухая масса ЕЛМ, т

5,022

5,637

Топливо ЕЛМ, т

5,827

4,270


Табл. 4


  в начало 


Вариант 7


   Лунный комплекс (ЛК) состоит из основного блока (ОБ) – возвращаемого корабля, лунного модуля (ЛМ) и посадочной ступени (ПС).
   ОБ включает орбитальный отсек и спускаемый аппарат от КК «Союз», доработанные для полёта к Луне, а также вновь разработанный агрегатный отсек с запасом топлива не менее 6,1 т. Общая масса ОБ в составе ЛК – около 13,1 т, экипаж – 3 человека. ОБ выводится на орбиту носителем, использующим в качестве последней ступени Универсальный кислородно-водородный блок (УКВБ), вмещающий 44 т топлива. После выхода на орбиту ОБ отделяется, разворачивается, стыкуется с УКВБ и транспортирует его к ОС. На УКВБ установлены РДТТ для осадки топлива, используемые при старте к Луне.
   На участке работы УКВБ достигается значительная характеристическая скорость – более 5 км/с, из-за чего для запуска ОБ потребуется создать новую РН. Если создавать первую ступень на кислородно-керосиновом топливе и реализовать современные конструктивные достижения (давление в камере двигателя - 25 МПа, удельный импульс в пустоте - 3300 Н·с/кг, масса конструкции - 1/12 от массы ступени), то получится носитель со стартовой массой 295 т.
   ПС предназначена для вывода ЛК на лунную орбиту и доставки лунного модуля на поверхность Луны. Она имеет посадочные опоры и оснастку для размещения исследовательского оборудования. ЛМ предназначен для обеспечения деятельности экипажа на Луне и доставки его и материалов исследований на лунную орбиту.
   Лунный  модуль выводится на орбиту носителем «Ангара-1М». Последняя ступень этого носителя работает на кислородно-метановом топливе и в дальнейшем используется в качестве посадочной ступени. После выведения на базовую орбиту связка ПС-ЛМ совершает перелёт к ОС, используя корректирующую двигательную установку (КДУ), размещённую на ПС. КДУ обеспечивает подлёт связки ПС-ЛМ к ОС с минимальной скоростью, позволяющей осуществить её захват средствами ОС.
   На орбитальной станции осуществляется сборка ЛК в следующем порядке: УКВБ-ПС-ЛМ. На время сборки и заправки основной блок пристыковывается к орбитальной станции. После заправки УКВБ и ПС экипаж переходит в ОБ, на котором покидает орбитальную станцию и осуществляет стыковку с ЛМ, либо ОБ соединяется агрегатным отсеком с остальной компоновкой при помощи манипулятора ОС. Связка ЛК-УКВБ отводится на безопасное расстояние от орбитальной станции, с помощью РДТТ осаждается топливо, УКВБ запускается и выводит ЛК на траекторию полёта к Луне, после чего отделяется. При выведении экипаж будет испытывать нарастающую перегрузку около 0,75
g. Если ОБ пристыкован к ЛМ, то перегрузка будет отрицательной. Если ОБ соединён с остальной компоновкой агрегатным отсеком, то после выведения он отделяется, разворачивается и стыкуется с ЛМ.
   В ходе полёта к Луне потребуются коррекции траектории с общим импульсом до 20 м/с, для чего предполагается использовать ДУ ОБ. Торможение для выхода на низкую круговую лунную орбиту высотой около 100 км осуществляется посадочной ступенью.
   Далее серией включений ДУ ОБ орбита преобразуется в эллиптическую с периселением около 10 км, после чего ОБ с одним космонавтом отделяется и переходит на орбиту ожидания. В районе периселения ПС выполняет торможение и посадку, заключительный этап которой проводится в ручном режиме.
   После выполнения программы исследований ЛМ с экипажем стартует, используя посадочную ступень как стартовую платформу, и выходит на орбиту. Далее ЛМ выполняет серию орбитальных манёвров, требующихся для сближения с ОБ. Сближение завершается стыковкой, в которой активную роль играет ОБ. Космонавты переносят в ОБ результаты исследований, отделяют пустой ЛМ и выводят ОБ на траекторию возвращения к Земле.
   Перед входом в атмосферу ОБ разделяется на отсеки, два из них - орбитальный и агрегатный - разрушаются, а спускаемый аппарат осуществляет управляемый спуск и совершает мягкую посадку.
   Основные характеристики варианта 7 приведены в таблице 5.


  в начало 


Вариант 8


   Лунный комплекс (ЛК) состоит из основного блока (ОБ) – возвращаемого корабля, тормозного блока (ТБ) и единого лунного модуля (ЕЛМ).
   ОБ включает орбитальный отсек и спускаемый аппарат от КК «Союз», доработанные для полёта к Луне, а также вновь разработанный агрегатный отсек с запасом топлива не менее 6,0 т. Общая масса ОБ в составе ЛК – около 12,5 т, экипаж – 3 человека. ОБ выводится на орбиту носителем, использующим в качестве последней ступени Универсальный кислородно-водородный блок (УКВБ), вмещающий 44 т топлива. После выхода на орбиту ОБ отделяется, разворачивается, стыкуется с УКВБ и транспортирует его к ОС. На УКВБ установлены РДТТ для осадки топлива, используемые при старте к Луне.
   На участке работы УКВБ достигается значительная характеристическая скорость – более 5 км/с, из-за чего для запуска ОБ потребуется создать новую РН. Если создавать первую ступень на кислородно-керосиновом топливе и реализовать современные конструктивные достижения (давление в камере двигателя - 25 МПа, удельный импульс в пустоте - 3300 Н·с/кг, масса конструкции - 1/12 от массы ступени), то получится носитель со стартовой массой 282 т.
   ТБ предназначен для довыведения ЛК на траекторию полёта к Луне, вывода его на лунную орбиту и торможения лунного модуля перед посадкой. ЕЛМ предназначен для мягкой посадки на лунную поверхность, обеспечения деятельности экипажа на Луне и доставки его и материалов исследований на лунную орбиту. Он имеет отделяемую посадочную платформу, включающую посадочные опоры и донный экран. На ней же крепится исследовательское оборудование. Основные системы двигательной установки ЕЛМ дублированы. В случае отказа одной из своих систем ДУ ЕЛМ должна обеспечить возвращение экипажа с любого этапа самостоятельного полёта модуля.
   Лунный  модуль выводится на орбиту носителем «Союз-2М». Последняя ступень этого носителя работает на кислородно-метановом топливе и в дальнейшем используется в качестве тормозного блока. После выведения на базовую орбиту связка ТБ-ЕЛМ совершает перелёт к ОС, используя корректирующую двигательную установку (КДУ), размещённую на ТБ. КДУ обеспечивает подлёт связки ТБ-ЕЛМ к ОС с минимальной скоростью, позволяющей осуществить её захват средствами ОС.
   На орбитальной станции осуществляется сборка ЛК в следующем порядке: УКВБ-ТБ-ЕЛМ. На время сборки и заправки основной блок пристыковывается к орбитальной станции. После заправки УКВБ и ТБ экипаж переходит в ОБ, на котором покидает орбитальную станцию и осуществляет стыковку с ЕЛМ, либо ОБ соединяется агрегатным отсеком с остальной компоновкой при помощи манипулятора ОС. Связка ЛК-УКВБ отводится на безопасное расстояние от орбитальной станции, с помощью РДТТ осаждается топливо, УКВБ запускается и разгоняет ЛК, полностью вырабатывая компоненты, после чего немедленно отделяется. Довыведение на траекторию полёта к Луне осуществляется тормозным блоком. При выведении экипаж будет испытывать нарастающую перегрузку до 0,6
g. Если ОБ пристыкован к ЕЛМ, то перегрузка будет отрицательной. Если ОБ соединён с остальной компоновкой агрегатным отсеком, то после выведения он отделяется, разворачивается и стыкуется с ЕЛМ.
   В ходе полёта к Луне потребуются коррекции траектории с общим импульсом до 20 м/с, для чего предполагается использовать ДУ ОБ. Торможение для выхода на низкую круговую лунную орбиту высотой около 100 км осуществляется тормозным блоком, при этом отрицательная перегрузка для экипажа может приблизиться к 1
g.
   Далее серией включений ДУ ОБ орбита преобразуется в эллиптическую с периселением около 10 км, после чего ОБ с одним космонавтом отделяется и переходит на орбиту ожидания. В районе периселения  ДУ ТБ включается и полностью вырабатывает топливо, после чего ТБ отделяется, уводится за счёт стравливания остатков газов наддува и компонентов и падает на Луну. Дальнейшее торможение ЕЛМ выполняет с помощью собственных двигателей. Заключительный этап посадки космонавты выполняют в ручном режиме.
   После выполнения программы исследований ЕЛМ с экипажем стартует и выходит на орбиту, оставляя посадочную платформу на Луне. Далее ЕЛМ выполняет серию орбитальных манёвров, требующихся для сближения с ОБ. Сближение завершается стыковкой, в которой активную роль играет ОБ. Космонавты переносят в ОБ результаты исследований, отделяют пустой ЕЛМ и выводят ОБ на траекторию возвращения к Земле.
   Перед входом в атмосферу ОБ разделяется на отсеки, два из них - орбитальный и агрегатный - разрушаются, а спускаемый аппарат осуществляет управляемый спуск и совершает мягкую посадку.
   Основные характеристики варианта 8 приведены в таблице 5.

   Вариант 8 имеет потенциал наращивания возможностей. Если увеличить заправку УКВБ на 14-15 т, а массу ЛК на 2,5 т, то не потребуется доразгон ЛК, а топлива ТБ и дополнительной массы будет достаточно, чтобы переоборудовать ТБ в посадочную ступень и добавить две-три сотни килограммов груза.


 

Вариант 7

Вариант 8

Носитель ЛМ

"Ангара-1М"

"Союз-2М"

Стартовая масса носителя ОБ, т

295

282

Масса УКВБ, т

51,350

51,350

Топливо УКВБ, т

44,000

44,000

Конструкция УКВБ, т

7,350

7,350

Характ. скорость при выведении, м/с

5221

5313

Характ. скорость при запуске к Луне, м/с

3200

2689

Заправляемый водород, т

6,286

6,286

Заправляемый кислород (для УКВБ и ТБ), т

49,185

55,413

Заправляемый метан (для ТБ), т

3,374

5,206

Лунный комплекс, т

35,510

47,000

Масса ТБ+ЛМ на ОС до заправки

8,346

12,095

Основной блок, т

13,115

12,521

Основной блок в составе ЛК, т

12,320

12,000

Топливо ОБ, т

6,100

6,000

Тормозной блок, т

18,642

26,201

Масса КДУ, т

0,333

0,588

   в т. ч. топлива для перелёта к ОС

0,222

0,392

Конструкция ТБ, т

3,687

3,100

Топливо ТБ для доразгона, т

0,000

6,191

Топливо ТБ для первого торможения, т

7,433

8,542

Топливо ТБ для второго торможения, т

7,411

8,171

Всего топлива, т

14,844

22,905

Удельный импульс ДУ, Н·с/кг

3619

3619

Соотношение компонентов

3,40

3,40

Характ. скорость при выведении, м/с

3638

3770

Характ. скорость  доразгона, м/с

0

511

Характ. скорость в 1-м торможении, м/с

850

850

Характ. скорость во 2-м торможении, м/с

2300

1868

Лунный модуль, т

4,548

8,800

Сухая масса ЛМ, т

2,181

5,293

Топливо ЛМ, т

2,367

3,507


Табл. 5


  в начало 


Аварийные ситуации


1. Отказ двигателя УКВБ при запуске. Связка лунный комплекс – УКВБ с помощью двигателей ОБ подводится к ОС, захватывается, после чего топливо сливается (варианты 3, 4, 5, 7, 8). В варианте 6, если ситуация не допускает выведения на исправных двигателях (их в блоке - 4), УКВБ, вероятно, будет утрачен.
2. Отказ двигателя ТБ при доразгоне (варианты 3, 6, 7, 8). Доразгон проводится двигателями ОБ. Если неполадки устранить не удастся или запаса характеристической скорости для высадки на Луну окажется недостаточно, то ТБ сбрасывается, а ОБ по облётной траектории возвращается на Землю. Предпринимается попытка посадки лунного модуля в беспилотном режиме.
3. Незапуск двигателя ТБ в момент выведения на лунную орбиту. ТБ сбрасывается, лунный модуль оперативно отделяется и выводится на лунную орбиту, ОБ по облётной траектории возвращается на Землю. Предпринимается попытка посадки лунного модуля в беспилотном режиме.
4. Аварийный останов двигателя ТБ в момент выведения на лунную орбиту. Связка ОБ – лунный модуль отделяется и отводится от ТБ на безопасное расстояние, после чего определяются параметры её орбиты. Затем она разделяется, ОБ с экипажем возвращается на Землю, а лунный модуль направляется к Луне.
5. Отказ одного из контуров ДУ лунного модуля во время посадки. ЛМ прекращает посадку, сбрасывает посадочную платформу и выходит на орбиту, используя оставшиеся мощности ДУ.


Замечания


   В некоторых вариантах не удалось в полной мере учесть массу переходников. На РН «Сатурн-5» лунный модуль при выведении был укрыт переходником массой 1816 кг, на который устанавливался основной блок. Этот переходник отбрасывался уже на траектории полёта к Луне, т. е. его масса входила в общую массу, направляемую к Луне. При полёте на Луну предлагаемым способом имеется возможность существенно облегчить переходник (или переходники) в ходе обслуживания ЛК на ОС, или использовать более лёгкие, если при выведении на орбиту они не нагружаются. Дело в том, что в ходе запуска ЛК к Луне переходники будут испытывать в 4-6 раз меньшие статические и не менее, чем на порядок меньшие динамические нагрузки по сравнению с этапом выведения на околоземную орбиту.


  в начало 


Снабжение лунной  базы


   Лунная база (ЛБ) пока может рассматриваться лишь теоретически, но исключить её создание в будущем нельзя. Существованию лунной базы будут сопутствовать увеличение грузопотока в космос и более высокий уровень развития СВ. Поэтому использовать для её снабжения существующие носители нерационально. Было бы выгоднее создать для этой цели специальные (адаптированные) средства. ЛБ должна включать посадочную площадку – обеспеченную маяками ровную поверхность достаточных размеров, пригодную для посадки модулей в любой её точке.
   Для транспортировки груза имеет смысл рассмотреть прямой перелёт, не требующий выхода на лунную орбиту и более одного включения маршевой ДУ вблизи Луны. Прямой перелёт проще и надёжнее, но у него в общем случае больше гравитационные потери, которые зависят от места посадки. Район, для которого гравитационные потери равны как при прямом перелёте, так и при использовании промежуточной орбиты, находится на обратной стороне Луны. С другой стороны, для большей части видимой стороны Луны прямой перелёт даёт преимущество в точности наведения и позволяет обойтись минимумом корректирующих импульсов. В случае отказа двигателя груз спасти не удастся, за оставшееся время следует стравить компоненты из баков и отклонить траекторию груза и ракетного блока на угол, безопасный для ЛБ.
   Наиболее простая схема транспортировки получится, если один кислородно-водородный блок будет и запускать груз к Луне, и совершать торможение и посадку. Характеристическая скорость для такого блока должна составить около 6000 м/с, а гравитационные потери – не более 400 м/с. Основными недостатками будут большая масса конструкции посадочной ступени и трудности обеспечения теплового режима в баке с жидким водородом. Ниже в таблице 6 приведены предполагаемые параметры двух таких СВ (носители, включающие УКВБ), но нужно учесть, что масса ПГ значительно уменьшится за счёт посадочной оснастки, дополнительной термоизоляции и запаса компонентов КДУ, требующихся для коррекций траектории и построений ориентации, обеспечивающей выгодный тепловой режим. Один из представленных носителей – А4, имеющий следующий состав:
- три боковых многоразовых однобаковых ускорителя типа«Байкал»;
- центральный блок, оснащённый выдвижным сопловым насадком (укороченный модуль «Ангары»);
- КВБ.
   Ускорители и центральный блок работают на кислородно-керосиновом топливе и соединены системой перелива компонентов. Грубая оценка показывает, что дополнительная оснастка «съест» до 5-7 из 25 т полезного груза.
   Более рациональной и осуществимой представляется схема доставки составного груза, выводимого на НКО двумя разными носителями. В таблице 6 приведены параметры носителей одной из таких схем (лёгкий и тяжёлый варианты). Предполагается, что их первые ступени имеют кислородно-керосиновые ЖРД с современным уровнем совершенства. Носитель лёгкого варианта содержит стандартный УКВБ и имеет многоразовую первую ступень общей массой 203 т, из которой 40 т составляет масса конструкции и компонентов, обеспечивающих её возвращение и посадку. Масса ПГ составит 8,1 т.
   Носитель лёгкого варианта, содержащий метановый посадочный блок (ПБ), имеет одноразовую первую ступень общей массой 115 т, из которых 8 т составляет масса конструкции и остатков незабора компонентов. Масса его составит около 2,5 т. На ОС полезные грузы объединяются, а из УКВБ и ПБ составляется двухступенчатая ракета, при этом у ПБ раздвигаются опоры. УКВБ выводит грузовой комплекс на траекторию к Луне, а ПБ обеспечивает мягкое прилунение на посадочную площадку.
   «Метановый» носитель тяжёлого варианта в таблице 6 является масштабной копией «лёгкого», но он может быть построен и иначе: для разгона метанового блока может использоваться составной ускоритель, включающий два боковых многоразовых автономных ускорителя типа «Байкал» и центральный блок на основе УРМ от «Ангары».


Вариант

лёгкий

тяжёлый

Носитель с КВБ, т

263

А4(602)

Масса ПГ, т

8,100

25,150

Масса многоразовой 1-й ступени, т

203,3

3×107,3

Конструкция 1-й ступени, т

40,0

3×18,0

Масса 2-й ступени, т

-

109,6

Конструкция 2-й ступени, т

-

9,6

Масса КВБ+КДУ, т

51,974

145,690

Топливо КВБ, т

44,000

125,140

Конструкция КВБ, т

7,350

18,700

Масса КДУ, т

0,624

1,850

   в т. ч. топлива для перелёта к ОС

0,416

1,233

Характ. скорость при выведении, м/с

5999

6000

Характ. скорость при запуске к Луне, м/с

3203

3200

Носитель с ПБ, т

142

440

Масса ПГ, т

2,487

7,722

Масса 1-й ступени, т

114,7

356,2

Конструкция 1-й ступени, т

8,0

24,9

Масса ПБ+КДУ на Земле, т

24,744

76,830

Масса ПБ+КДУ на ОС, т

24,523

76,141

Топливо ПБ, т

20,010

62,129

Конструкция ПБ, т

4,002

12,426

Масса КДУ, т

0,733

2,275

   в т. ч. топлива для перелёта к ОС

0,222

0,689

Удельный импульс ДУ, Н·с/кг

3619

3619

Соотношение компонентов

3,40

3,40

Характ. скорость при выведении, м/с

4803

4803

Характ. скорость при торможении, м/с

3000

3000

Заправляемый водород, т

6,286

19,517

Заправляемый кислород (для КВБ и ПБ), т

53,176

165,109

Заправляемый метан (для ПБ), т

4,548

14,120

Грузовой комплекс, т

35,510

110,256

Общая масса ПГ, т

10,987

34,114

Масса ГК до заправки, т

15,500

48,126


Табл. 6


   Транспортировка грузов отличается от рассматривавшихся пилотируемых экспедиций большей долей топлива и сырьевых компонентов в общем грузопотоке в космос, и, как следствие, меньшей удельной стоимостью доставки груза.


  в начало 


Что мы забыли на Луне


   В период «лунной эпохи» с 1959 по 1973 годы Луна была интенсивно исследована автоматами и шестью экспедициями с участием человека. На Землю доставлен лунный грунт из девяти районов. Прошло достаточно времени, чтобы результаты исследований были тщательно обработаны и осмыслены. Насколько мы удовлетворены результатами исследований? Ажиотаж лунной гонки и стремление «застолбить» научный приоритет отнюдь не способствовали вдумчивому составлению научной программы. Например, важнейшее открытие – наличие запасов льда в полярных областях Луны было сделано много позже.
   Сравнение изотопного состава земных и лунных пород показало разное происхождение обоих небесных тел. Возраст Земли и Луны оказался одинаковым. Нет окончательного ответа на один важный вопрос – об истории образования лунных морей. А возможно, что этот вопрос – ключевой для понимания процессов образования планет в Солнечной системе. Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной, обратная сторона была скрыта от человечества до тех пор, пока советские АМС не передали её первые снимки. Тогда же выяснилось, что обратная сторона Луны существенно отличается от видимой. На ней почти нет «морей» - обширных ровных и тёмных участков поверхности. На поверхности «морей» следы крупных ударных кратеров редки и выглядят относительно свежими, в то время, как лунная «суша» просто испещрена ими, многие имеют следы эрозии. Это даёт основание считать лунные моря относительно молодыми образованиями. Насколько они молоды? Результаты изучения образцов лунного грунта оказались неоднозначными. Во-первых, они показали, что возраст лунных морей существенно различается. Во-вторых, разные породы из одного места показали разный возраст. Так, кристаллические породы из Моря Спокойствия показали в-основном 3,7 ·10
9 лет, отдельные образцы - (2,3-4,4) ·109 лет, а пыль и брекчии (4,6-4,7) ·109 лет. Возраст Океана Бурь определён в (1,7-2,7) ·109 лет, но там же найден камень-долгожитель 4,6 ·109 лет.
   Столь разный возраст морей невероятен, гораздо логичнее было бы предположить, что они родились в одну селенологическую эпоху в результате одного процесса. Плотность ударных кратеров для всех морей заметно не различается. Можно ли доверять результатам исследований и их интерпретации? Похоже, их следует переосмыслить. Пыль и брекчии содержат в большом количестве остатки межпланетной материи, в виде выпавшей межпланетной пыли и осколков метеоритов. Скорость столкновения с Луной для некоторых из этих «объектов» ненамного превышала 3 км/с, поэтому некоторые частицы вполне могли не подвергнуться плавлению при ударе и сохраниться в изначальном виде. Время рождения большинства таких объектов следует отнести к периоду образования Солнечной системы – не меньше 4,6 ·10
9 лет. Нельзя исключить и вброс грунтового материала с удалённых участков поверхности Луны. В целом, из-за внешне молодого возраста морей, инородного вещества в них не должно быть много. Но оно почти целиком сосредоточено в приповерхностном слое, который и был изучен.
   На увеличенных фотографиях Луны видно, что ровная поверхность лунных морей образована разливами лавы. Это не лавовые потоки, подобные вулканическим, а обширные и ровные лавовые поля. Похоже, что лава здесь проступила из глубин и залила большие площади, что не могло произойти без сильного прогрева поверхности внутренним теплом. Возможно, что имело место и расплавление приповерхностных пород от внутреннего тепла. При этом поверхностный слой лунных морей мог быть образован нерасплавленным шламом толщиной несколько метров или десятков метров. Поэтому приповерхностные образцы породы могут быть и старыми. Чтобы судить о возрасте «морей», нужно взять образцы с достаточной глубины.
   Следует коснуться и методики определения возраста пород. Некоторые минералы, например, циркон, при кристаллизации вытесняют атомы свинца, а атомы урана и тория удерживают. По соотношению этих элементов со свинцом при известном периоде их полураспада нетрудно вычислить возраст минерала. Циркон – основной минерал, используемый для этой цели.
   Но этот метод не может дать надёжный возраст морей. Маловероятно, что лава, образовавшая лунные моря, излилась из глубинных внутренних слоёв Луны. Тогда её температура не могла быть особенно велика. Земная вулканическая лава изливается с температурой около 800 °С, но застывшую лаву расплавить труднее. Температура плавления циркона - 1680 °С. Застывшие лавы лунных морей вполне могут содержать реликтовые кристаллы циркона, которые покажут свой древний возраст.
   В лунных морях прослеживаются крупные кольцеобразные структуры, что дало повод говорить об их ударном происхождении. Но как могло случиться, что такие крупные ударные бассейны почти все образовались на одной стороне нашего спутника? Такое могло произойти, если крупное небесное тело прошло мимо Земли, разрушилось в поле её тяготения, а обломки встретили на пути Луну. Случай возможный, но маловероятный для эпохи образования морей, к которой межпланетное пространство на уровне орбиты Земли уже очистилось от столь крупных образований.
   Кое-что говорит об относительно недавнем происхождении морей:
- малая плотность крупных ударных кратеров;
- лавовые поля заполнили не только крупные ударные бассейны, но и некоторые кратеры, появившиеся позже на их границах;
- на обратной стороне Луны прослеживаются ударные структуры, сравнимые по размерам с некоторыми морями, но не залитые лавой;
- по некоторым признакам, Луна проявляет бòльшую тектоническую активность, чем более массивный Марс.
   Есть основания поискать другую причину образования морей. Очевидно, Луна не всегда была повёрнута к Земле одной стороной. Когда-то её период вращения был меньше, а лунные сутки - короче. Но постепенно её вращение замедлялось из-за приливных сил, вызванных притяжением Земли. Аналогично, но медленнее замедляет своё вращение и Земля. Замедление вращения происходит из-за внутреннего трения в породах при их периодических смещениях во время приливов-отливов. Видимое на Земле явление, сопровождающее этот процесс – морская приливная волна, которая в океанах Земли местами превышает десяток метров, в то время, как её высота для суши на два порядка меньше. Это значит, что тело Земли достаточно упругое, а вращение - достаточно быстрое, чтобы приливная волна не сформировалась в полную силу. Представим, что будет, если планета замедлит своё вращение. Тогда приливная волна возрастёт, нелинейно увеличится доля неупругих деформаций, сила трения и выделяемое внутреннее тепло увеличатся, скорость замедления вращения также увеличится. Этот процесс будет идти с нарастанием до тех пор, пока скорость вращения не будет достаточно медленной для формирования полноценной приливной волны. Из примера Земли видно, что такая скорость будет соответствовать периоду оборота относительно Земли гораздо меньшему, чем земные сутки. Таким образом, заключительный этап синхронизации вращения крупного небесного тела с периодом взаимного движения с другим, притягивающим его небесным телом, может быть резким и сопровождаться интенсивным выделением тепла.
   Для Луны процесс остановки вращения вполне мог быть катастрофичным. На Земле приливная волна местами достигает 15-17 метров, но она неполноценная, так как затрагивает толщу воды до 6 км глубиной. На Луне из-за того, что поле тяготения Земли в 81 раз больше, она может составить сотни метров. Такой волне нетрудно остановить вращение спутника за короткий период. Большая приливная волна – хороший стимулятор процесса внутренней дифференциации вещества по плотности. Это всё вместе способно было разогреть внутренние области Луны. При этом выделение приливной энергии пришлось прежде всего на наружные и меньше - на средние слои небесного тела, но не затронуло ядро и слабо сказалось в полярных районах. В приповерхностных слоях оказалось достаточно расплавленной породы, чтобы образовать проступившую из недр приливную волну, которую мы сегодня называем «морями». Возможно, что на некоторых площадях породы расплавились от внутреннего тепла, хотя сплошного внутреннего плавления могло и не быть. В этом случае лава могла образовываться на границе трущихся твёрдых кусков (не потому ли образовались масконы?). При этом поверхностный слой лунных морей мог быть образован нерасплавленным шламом толщиной несколько метров или десятков метров.
   Итак:


    1. Лунные моря образовались одновременно в недалёком по геологическим масштабам прошлом, значительно позже, чем ударные бассейны, которые они занимают, и, возможно, уже после первичного остывания Луны.
    2. Моря представляют собой застывшую приливную волну.
    3. На обратной стороне Луны морей почти нет потому что там – отлив.
    4. Нет морей и в приполярных областях – там прилив очень слабый и не способен вызвать расплавление пород.


   Представленная гипотеза говорит о том, что массивные небесные тела, обращающиеся вокруг других массивных тел, в своей жизни могут иметь кратковременный период, в течение которого происходит их интенсивный внутренний разогрев под действием приливных сил. Этим можно объяснить недавно обнаруженные свидетельства о том, что небольшой спутник Сатурна Энцелад (диаметр около 500 км) находится в полужидком состоянии, при этом вода местами пробивается наружу, в то время, как другие, более крупные спутники, имеют мощную твёрдую поверхность.
   Чтобы проверить гипотезу, желательно покопаться в Луне поглубже. Но прежде желательно уяснить, что это может практически дать землянам, даже в плане осознания окружающего мира.
   15 декабря 1970 года спускаемый аппарат советской АМС «Венера 7» достиг поверхности планеты. Условия на поверхности Венеры оказались чудовищными - давление около 90 атмосфер, температура около 500 °С. Тогда и возник термин «парниковый эффект». С тех пор этот термин неоправданно перекочевал из науки в политику и приносит нашей цивилизации куда бòльшие беды, чем само явление. Так, с наступлением 2006 года в Ленинградской области целый город оказался без работы из-за остановки добычи горючего сланца. Единственная электростанция, работавшая на нём и располагающаяся в Эстонии, перестала его закупать – Эстония выбрала квоты на производство парниковых газов. Следует заметить, что если бы не Киотский протокол, Эстония по правилам ЕЭС не смогла бы отказаться от сланца по любым другим причинам – как единственный его потребитель. А ведь это только эпизод в борьбе с «парниковым эффектом». Если честь открытия парникового эффекта, из-за которого столько хлопот на Земле, принадлежит советским учёным, не стоит ли российским попытаться его закрыть с большой пользой для населения Земли?
   Сначала рассмотрим интерпретацию открытия. Высокая температура поверхности Венеры была объяснена тем, что плотная атмосфера, состоящая на 96% из углекислого газа, не выпускает наружу тепловое излучение, в то время как видимый свет (прямой или рассеянный) с малыми потерями доходит до поверхности и нагревает её. Главным виновником был объявлен углекислый газ, позже ему (наряду с другими) было присвоено звание «парникового». Сейчас парниковые газы – одна из малых «осей зла», с которой ведут борьбу европейские страны и Япония, а США её напрочь игнорируют.
   Справедливости ради надо сказать, что у углекислого газа все спектральные линии резонансного поглощения находятся в инфракрасной области. Но намерение или способность – ещё не само преступление. Необходимы улики, факты. А они таковы. Температурный градиент атмосферы Венеры имеет адиабатический профиль от поверхности до высоты около 50 км (приблизительная высота нижней границы облачного покрова), затем он уменьшается вдвое и сохраняется таким до разреженных слоёв (около 80 км). Поверхности планеты достигает 3-4% солнечных лучей.
   Собственно говоря, уже из этого видно, что «парниковый эффект» в полученных данных никак себя не проявил, никакого открытия и не было. Нельзя же выдавать за открытие адиабатический профиль температуры в подоблачном слое. Такой профиль реализуется естественным образом на любой планете, где есть мощный облачный покров, и нет интенсивного выделения внутреннего тепла. А если это и называть «парниковым эффектом», то углекислый газ тут ни при чём. Почти всё определяется свойствами облачного слоя: его коэффициентом отражения солнечного света и высотой над поверхностью. Так, на Венере температурный градиент в облачном слое меняется, хотя и в облаках, и выше, и ниже их углекислого газа в атмосфере – 96%. Фактически «Венерой 7» был не обнаружен парниковый эффект, а измерена глубина атмосферы планеты – вот и всё «открытие».
   Но всегда ли атмосфера Венеры была такой плотной, а температура у поверхности – такой высокой? Радиолокационными методами удалось достаточно подробно изучить поверхность Венеры. Сюрпризом оказалось наличие на ней ударных кратеров диаметром по крайней мере до 2 километров в меньшую сторону. Сомнительно, чтобы современная атмосфера пропустила падающие тела, способные образовывать такие «мелкие» вмятины. На Земле такие кратеры способно образовать тело диаметром всего 100-200 м. Тунгусский метеорит, диаметр которого оценивается в 50 м, разрушился на высоте 5-7 км.
   Могла ли атмосфера Венеры в ходе геологической эволюции планеты значительно пополниться? Период вращения Венеры составляет 243 сут, а солнечные сутки длятся 116,8 земных (вращение обратное). Возможно, мы наблюдаем Венеру в заключительной стадии синхронизации вращения и орбитального движения – той катастрофы, которая в своё время постигла Луну. То, что приливное воздействие Солнца на Венере гораздо слабее, чем Луны на Земле, не должно смущать. Интенсивность приливного торможения зависит не только от величины силы притяжения, но и от того, насколько податлива планетарная толща, и какая доля приливной энергии будет рассеиваться в тепло. Можно предположить два крайних варианта, в которых рассеяния приливной волны не будет:
   1) планета – шар из абсолютно невязкой жидкости;
   2) планета – абсолютно упругая.
   Состояние Земли близко ко второму варианту. На Венере, в силу ряда причин, температура недр могла быть несколько выше, чем на Земле, а сутки – длиннее. Кроме того, наклон оси вращения Венеры к плоскости орбиты мало отличается от 90° (более 87°). Совокупность этих факторов вполне могла привести к тому, что планета стала по отношению к солнечным приливам вязким податливым телом, в результате чего энергия вращения быстро рассеивалась во внутреннее тепло. Разогрев недр и приливные волны возрастающей амплитуды вызвали ускоренную дифференциацию вещества внутри планеты, из-за чего температура возросла настолько, что ядро не смогло сохранить магнитное поле, на поверхность пролились лавовые потоки, а углерод вышел из минералов в виде углекислого газа, значительно усилив атмосферу. До катастрофы условия на планете были более мягкие, не исключено, что была и жизнь. Возможно, что через некоторое время докатастрофические условия частично восстановятся, поверхностная температура упадёт и будет благоприятна для какой-либо человеческой деятельности (например, для размещения долговременных автоматических станций). Но к этому времени планета уже будет обращена к Солнцу одной стороной.
   По данным радиолокационного зондирования, форма Венеры почти не отличается от сферической (центр масс смещён всего на 1,5 км). Задачей дальнейших исследований могло бы стать выяснение, как форма планеты отслеживает направление на Солнце. Ответ на этот вопрос мог бы подтвердить гипотезу, или помочь опровергнуть её.


  в начало