Lanyue ( китайский :揽月; пиньинь : lǎn yuè ; букв. « обнимающий Луну»), ранее известный как китайский пилотируемый лунный посадочный модуль (中国载人月面着陆器) или просто как лунный посадочный модуль (月面着陆器), — космический корабль, разрабатываемый Китайской академией космических технологий . Целью посадочного модуля является доставка двух астронавтов на поверхность Луны и возвращение их на лунную орбиту через заданный период времени. [2] Предполагается, что первая попытка посадки посадочного модуля на Луну произойдет к 2029 году. [1]
Официальные названия как пилотируемого лунного модуля, так и пилотируемого космического корабля следующего поколения, Mengzhou (梦舟), были обнародованы Китайским агентством пилотируемых космических полетов (CMSA) 24 февраля 2024 года. [3] [4] Один из возможных переводов на английский язык для Lanyue — Embracing the Moon , в то время как английский перевод для Mengzhou может быть Vessel of Dreams или Dream Vessel . [4]
По крайней мере с августа 2021 года западные новостные СМИ сообщали, что главный китайский подрядчик по космическим кораблям работает над системой посадки человека для лунных миссий. [5] 12 июля 2023 года на 9-м Китайском (международном) коммерческом аэрокосмическом форуме в Ухане , провинция Хубэй, Чжан Хайлянь, заместитель главного конструктора CMSA, публично представил предварительный план по высадке двух астронавтов на Луну к 2030 году. Согласно этому плану, астронавты проведут научную работу после высадки на Луну, включая сбор образцов лунных пород и реголита. После непродолжительного пребывания на лунной поверхности они доставят собранные образцы обратно на лунную орбиту на своем космическом корабле, а затем на Землю. [1]
Предварительный план описывает «посадочный сегмент», который состоит из нового лунного посадочного модуля, прикрепленного к двигательной ступени, которые вместе должны быть автономно запущены на транслунную орбиту выведения (TLI) с помощью находящейся в стадии разработки ракеты Long March 10. Компоновка посадочного модуля и двигательной ступени в некоторой степени аналогична архитектуре посадочного модуля и орбитального модуля миссий 2020 Chang'e 5 и текущей роботизированной миссии по возврату лунных образцов Chang'e 6 ; однако, в отличие от орбитальных модулей для роботизированных миссий, двигательная ступень для пилотируемого посадочного модуля спустится с лунной орбиты вместе с посадочным модулем, а не останется на лунной орбите. [1] (Двигательная ступень совершит управляемую ударную посадку на Луну после того, как она отделится от пилотируемого посадочного модуля на последних этапах спуска, в то время как сам посадочный модуль попытается совершить мягкую посадку с использованием двигателей).
24 апреля 2024 года заместитель директора Китайского пилотируемого космического агентства (CMSA) Линь Сицян заявил, что первоначальная разработка различных продуктов для лунных миссий Китая, включая посадочный модуль Lanyue, завершена; по словам Линь, механические и тепловые детали для посадочного модуля и других сегментов миссии были построены, а необходимые ракетные двигатели проходят огневые испытания. Линь далее уточнил, что производство и испытания прототипов идут полным ходом, и что в настоящее время ведется строительство пилотируемой стартовой площадки для исследования Луны вблизи существующего прибрежного космодрома Вэньчан в провинции Хайнань. [6]
Модель находящегося в стадии разработки лунного посадочного модуля была представлена на выставке, посвященной трем десятилетиям китайской программы пилотируемых космических полетов, которая состоится 24 февраля 2023 года в Национальном музее Китая в Пекине. [2]
Физическая модель разрабатываемого посадочного модуля, рассматриваемая вместе с презентацией Чжан Хайляня 12 июля 2023 года, предполагает, что будущий космический корабль будет иметь следующие компоненты: четыре главных двигателя мощностью 7500 ньютонов, многочисленные двигатели ориентации для точного маневрирования, сложенный луноход, способный перевозить двух астронавтов, стыковочные механизмы (для стыковки с космическим кораблем Мэнчжоу ), люк для экипажа (для выхода в открытый космос ), лестница, прикрепленная к одной из посадочных опор, две солнечные батареи, различные антенны и датчики. [1] [2]
Расчетная масса полностью заправленного посадочного сегмента (лунный модуль плюс двигательная ступень) составляет 26 000 кг (57 000 фунтов). [7]
Модели пилотируемого посадочного модуля включают четырехколесный вездеход, размещенный на внешней стенке посадочного модуля. Ранее CMSA опубликовало открытый призыв к частным, государственным и образовательным учреждениям представить планы разработки будущего лунного вездехода; по данным CMSA, четырнадцать групп представили предложения в ответ на открытый запрос, и одиннадцать из четырнадцати предложений были продвинуты на стадию экспертной оценки. 24 октября 2023 года CMSA объявило, что два из оставшихся одиннадцати поданных предложений продвинулись на стадию детального проектирования, в то время как еще шесть групп получат постоянную поддержку, чтобы позволить им продолжить исследования инновационных аспектов своих предложений. [8]
Обзор журнальной литературы показывает, что планируемый лунный вездеход может включать технологии «дифференциального торможения» и «обнаружения вне земли» для улучшения его противоскользящих и рулевых характеристик устойчивости во время высокоскоростного перемещения. Инженерные прототипы были построены для целей проверки конструкции. [9]
Планируемая масса марсохода составляет около 200 килограммов, и он сможет перевозить двух астронавтов; его планируемая дальность полета составляет около 10 километров. [1] [7]
Согласно плану пилотируемой посадки на Луну CMSA, посадочный сегмент первоначально будет выведен на орбиту перехода Земля-Луна с помощью ракеты-носителя Long March 10, а затем самостоятельно выйдет на лунную орбиту. Затем он будет ожидать встречи на лунной орбите и стыковки с отдельно запущенным космическим кораблем Mengzhou (ранее известным как пилотируемый космический корабль следующего поколения , аналог командно-сервисного модуля Apollo программы Apollo ), после чего два астронавта перейдут на посадочный модуль, отстыкуются от Mengzhou и проведут маневр посадочного сегмента для попытки посадки на Луну. [1]
Фаза спуска с использованием двигателей посадочного сегмента будет использовать концепцию «ступенчатого спуска». Согласно этой концепции, объединенный посадочный модуль и двигательная ступень начнут спускаться с лунной орбиты, причем последняя обеспечит необходимое замедление; когда стек приблизится к поверхности, посадочный модуль отделится от двигательной ступени и продолжит завершение спуска с использованием двигателей и мягкой посадки с использованием собственных двигателей посадочного модуля (отброшенная двигательная ступень тем временем ударится о поверхность Луны на безопасном расстоянии от посадочного модуля). По завершении поверхностной части миссии полный лунный посадочный модуль будет выступать в качестве подъемного средства для астронавтов, чтобы вернуться на лунную орбиту. [2] Согласно сообщению информационного агентства Синьхуа , посадочный модуль также будет способен к автономным полетам. [7]
Предполагается, что с 2022 года система посадки позволит двум астронавтам находиться на поверхности Луны в течение шести часов. [10] Из источника неясно, относится ли цитируемое «шестичасовое пребывание на Луне» к общему времени нахождения посадочного модуля на поверхности Луны или к продолжительности выхода астронавтов на поверхность ; если последнее, то предлагаемая продолжительность миссии на поверхности будет сопоставима с продолжительностью, выполненной американскими миссиями Apollo 11 и Apollo 12. Во время ранее цитируемого аэрокосмического форума 2023 года в Ухане Чжан Хайлянь также заявил, что в настоящее время разрабатывается лунный скафандр для выхода на поверхность с периодом выносливости не менее восьми часов. [1]
28 сентября 2024 года CMSA представила скафандр, разработанный для того, чтобы позволить астронавтам проводить внекорабельную деятельность в условиях низкой гравитации Луны. Скафандр EVA был разработан так, чтобы быть легче по сравнению с текущим китайским скафандром EVA орбитального класса Feitian . Новый скафандр защитит астронавтов от радиации, температурных колебаний и пыли, с которыми они столкнутся в условиях лунной поверхности. Костюм также позволяет астронавту выполнять такие движения, как приседание и наклоны, чтобы облегчить выполнение работы в условиях сложного лунного рельефа. В настоящее время проводится публичный конкурс на название нового скафандра. [11]
Члены Китайской академии наук начали исследование по выбору места («предложения») для предполагаемой программы пилотируемого исследования Луны. Было определено тридцать основных мест посадки (сужено с предварительного списка из 106 и временного списка из 50); тридцать мест расположены как в северной, так и в южной полярной области Луны, а также на ближней и дальней сторонах Луны. Команда рассмотрела многочисленные критерии, направленные на максимизацию научной ценности миссии с учетом безопасности экипажа и инженерной осуществимости. Примерами 30 основных мест являются следующие: кратер/впадина Ина , Рейнер Гамма и Риме Боде на ближней стороне Луны, бассейн Аполлона , кратер Эйткен и Море Москвы на дальней стороне Луны, кратер Шеклтона в южной полярной области Луны и кратер Эрмита в северной полярной области Луны. [12]
Предварительные траекторные проекты, основанные на конкретных местах посадки и периодах посадки, также были выполнены группой из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики и Китайского центра исследований и подготовки астронавтов. В частности, группа проанализировала возможные траектории перехода Земля-Луна, основанные на семи потенциальных местах посадки, включая Rimae Bode, серию лунных борозд к западу от кратера Боде , и Mare Moscoviense, охватывающих период с 2027 по 2037 год. [13] Анализ использовал динамический метод взвешивания, который количественно определял факторы эффективности миссии и инженерные ограничения, в сочетании с применением модели псевдосостояния траектории для оптимизации вычислительной эффективности проектирования траектории и выбора места/времени посадки. [13]
Модель псевдосостояния была впервые предложена Дж. С. Уилсоном [14] в 1969 году для изучения траекторий перемещения космических аппаратов Земля-Луна. В контексте трехкомпонентной системы Земля-Луна-космический аппарат метод псевдосостояния обычно более эффективен с вычислительной точки зрения, чем традиционный метод проектирования траектории с использованием заплаток-конусов . [15]
Метод заплатанных конических частиц по сути стремится «склеить» вместе два (кеплеровских) двухчастичных эллипса (коники) в точке пересечения, определяемой сферой гравитационного влияния Луны , принимая во внимание различные физические ограничения. Этот метод может привести к большим ошибкам, которые могут контролироваться потенциально нестабильным и трудоемким итеративным вычислительным процессом. [15] Модель псевдосостояния изменяет метод конических заплат, определяя сферу преобразования псевдосостояния (PTS), область, в которой траектория космического корабля рассчитывается как приближенное решение ограниченной задачи трех тел . Метод начинается с вычисления начального простого эллипса Земля-космический корабль из двух тел и его использования для распространения положения космического корабля в точку внутри PTS Луны ( псевдосостояние космического корабля ), затем применяется приближенное ограниченное решение для трех тел, и псевдосостояние распространяется назад в точку на поверхности сферы Лапласа, которая определяет начало гравитационной сферы влияния Луны, и, наконец, вычисляется коника Луна-космический корабль из двух тел, и местоположение космического корабля распространяется вперед от поверхности сферы Лапласа до произвольной точки периселени. [15] Концепции сферы Лапласа и гравитационной сферы влияния, используемые в двух моделях, при применении к системе Земля-Луна с приблизительно круговой орбитой, задаются как
где — радиус сферы Лапласа, — среднее расстояние от Земли до Луны, — масса Луны, — масса Земли. Строго говоря, сфера Лапласа — это не сфера, а изменяющаяся гиперповерхность, определяемая в каждой точке пути гравитационной массы. Критерием расчета сферы Лапласа Луны является анализ гравитации Луны как основной силы, действующей в рассматриваемой области, в то время как гравитация Земли рассматривается как возмущающая сила. [16] [17] Сфера Лапласа отличается от сферы Хилла , поскольку расчет последней сферы требует наличия устойчивых орбит, в то время как первая — нет. [16]
