Возвращаем рубрику новости космонавтики, а то я засиделся без контента, с постоянными переносами пусков старлайнера и старшипов. Благо новостей накопилось немало за последний месяц, давайте разбирать.
Из самого интересного - АМС BepiColombo сегодня совершила первый пролёт мимо Меркурия, прислав фоточки с камеры.
- К сожалению это был просто пролёт, первый из шести, которые будут проходить с периодичностью сокращающейся от одного года до пары месяцев, пока аппарат не выйдет орбиту планеты в 2025 году.
Связано это с тем, что Меркурий это один из самых труднодостижимых объектов солнечной системы, на полёт к которому требуется характеристическая скорость, в пределах от 25 до 30 км/сек, невпихуемая на традиционную многоступенчатую ракетно-космическую систему с жидкостными ракетными двигателями.
- Если, конечно, вы не будете запускать кубсат на сверхтяжёлой ракете типа SLS-Block-II с многоступенчатым разгонным блоком в качестве полезной нагрузки.
Именно по этой причине до БепиКоломбо единственным аппаратом, посетившим Меркурий с выходом на орбиту - является американская станция "Мессенджер", которая стартовала в 2004 году и долетела до пункта назначения в 2011, используя множественные гравитационные манёвры для экономии топлива.
- Маринер-10, пролетавший мимо первой планеты солнечной системы в середине 70-ых годов на её орбиту не выходил.
В отличие от старого мессенджера - нынешняя автоматическая межпланетная станция болтается вокруг Солнца с ионными двигателями QinetiQ T6 на борту в качестве маршевых. Подобные электрореактивные двигатели не могут обеспечить достаточную тягу, чтобы в краткий срок погасить значительную скорость, а потом работаю обычно месяцами или годами, зато благодаря высокому удельному импульсу - запаса топлива на аппарате достаточно, чтобы самостоятельно, даже без гравитационных манёвров добраться до Меркурианской низкой опорной орбиты.
- Правда его топливо всё равно будут экономить, так как ему предстоит длительная работа в дальнем космосе, минимум лет десять (Мессенджер исследовал Меркурий только 4 года, после чего сошёл с орбиты шесть лет назад).
Кроме того, BepiColombo - это очень тяжёлый аппарат, он состоит из перелётного модуля и двух спутников, с общей стартовой массой в 4100+ кг. Если не считать дроп-поды с марсоходами, чьей основной задачей была доставка полезной нагрузки на поверхность Красной планеты, то в дальнем космосе крупнее него по размерам только российско-европейский аппарат TGO (ЭкзоМарс-2016) и сатурнианская экспедиция Кассини-Гюйгенс.
- По габаритам этот аппарат размером с микроавтобус, а размах его солнечных батарей достигает 30 метров (Примерно как баскетбольная площадка).
Вообще, если серьёзно - то миссия очень ценная, к Меркурию мы летает очень редко, кроме уже названных станций рядом с ним больше ничего не было, а из следующих планируемых пусков у нас только отечественный Меркурий-П.
Заранее извиняюсь за шакальное качество картинки, но ничего другого я не нашёл, а нейросеть такое ущербное разрешение масштабировать во что-то вменяемое не смогла.
- На чудовищную стартовую массу этого малыша советую не смотреть, в неё входит разгонный блок "Фрегат-М" (~ 6635 кг), а запускать её будут на обычной Союз-2.1б, то есть фактически вес самого КА это около полутора тонн.
Половина этой массы приходится на лендер, а другая, в основном, на энергосистему и плазменную двигательную установку НПО "Факел", научной нагрузки же там очень мало, меньше 100 кг на оба аппарата.
- Передовая организация, если что, их движки стоят на половине всех спутников с ЭРД на борту, в том числе и иностранных (Space System/Loral, Airbus), плюс они работали вместе с французской SNECMA, их плазменный движок PPS-1350 создан на основе нашего СПД-100. OneWeb'овские спутники тоже все поголовно работают на СПДшках, только модификации 50М
Прим.: Если кто не в курсе кто такая SNECMA, то это те самые ребята, которые делают ЖРД для всех ракет-носителей Европейского Союза, изготавливают часть компонентов для американских самолётных двигателей General Electric, и в том числе - именно они нам помогли сделать движки SaM-146 для Суперджетов (В частности горячий контур, в то время как НПО "Сатурн" занимался холодным компрессором и второй половиной двигателя).
Особенность факеловских СПД (Стационарных Плазменных Двигателей), которые по сути являются магнетронами - это достаточно большая тяга. Их удельный импульс конечно от этого страдает, он ниже, чем у ионников до 1,5 - 2 раз, но зато тяговооружённость выше как минимум в эти же 1,5 - 2 раза.
Внизу оставлю фоточки плазменных ЭРД малой тяги.
Однако это то, что касается более старых моделей двигателей, если же брать современный СПД-230 - то там удельный импульс уже вполне себе подобрался к ионникам типа NSTAR (NASA Solar Technology Application Readiness), который был установлен на КА "Deep-Space 1".
- Вот только у него тяга была 92 миллиньютона (Примерно 9 грамм), против 800-850 mN у СПД-230, и это при том, что их масса отличается всего в 2,5 раза.
Хотя для сравнения надо бы подобрать что-то более актуальное, в лице двигателя NEXT (NASA Evolutionary Xenon Thruster), разработанный во второй половине 2010-ых годов. Этот двигатель был сделан специально для проекта DART (Double Asteroid Redirection Test), первого в истории проекта по изменению траектории астероидов и их перенаправлению путём кинетического столкновения.
Про него я расскажу в отдельном посте, тем более что запуск намечен на конец ноября, а пока давайте вернёмся к двигателю, установленному на зонд, который должен обеспечить удар зонда об астероид Дидим-Б на скорости 6,6 км/сек.
Удельный импульс двигателя NEXT составляет 41 700 м/с, это один из самых высоких показателей топливной эффективности за всю историю (В десять раз больше, чем у водородных ЖРД).
- Максимальная тяга ДУ составляет 237 миллиньютонов, или 24 грамм-силы, при общей массе порядка 18,5 килограмм. Потребляемая электрическая мощность установки при этом достигает 6,9 КВт.
СПД-200/230 это 15 КВт монстры, которые можно ставить только на тяжёлые спутники для довыведения с ГПО на ГСО, их масса составляет 15 кг для младшей модели и 23 кг для старшей. Удельный импульс 25 000 - 27 000 м/с, а тяга 500 и 800 миллиньютонов.
- Есть правда один нюанс, эти движки никогда не летали в космос, поскольку мало у каких спутников солнечные батареи в пике на уровне земной орбиты дают мощность хотя бы в те самые 15 КВт.
Всё, что выше по классу, чем СПД-140 - избыточно в нынешних условиях, без ядерного реактора на борту дальнейшее экстенсивное развитие невозможно, поэтому очень ждём буксир мегаваттного класса (Для этого надо раздать пинков товарищу Рогозину).
- А я сюда прикреплю фотографию работающего СПД-200 в испытательной вакуумной камере.
Возвращаясь к нашим баранам, на российской АМС будет стоять скорее всего как раз тот самый СПД-140 плюс более мелкие двигатели ориентации (Тоже плазменные, слишком маленькая масса для аппарата, в который запихнули и орбитер, и лендер).
Учитывая, что Меркурий-П это первый аппарат, который отправят к Меркурию с посадочной платформой, а также то, что им занимается Роскосмос - хорошо если он полетит хотя бы в 2035 году. Даже не так, хорошо если его к тому моменту хотя бы собирать начнут. Это очень сложный проект, на который пока денег не дали.
- Гораздо более крупная Венера-Д в реализации будет проще. По крайне мере на неё хотя бы 318 млн. рублей выделили для НПО им. Лавочкина (550 млн. до 2025 года). Этого очень мало, но начать работу можно.
Почему мы вообще заговорили о Меркурий-П, если у Роскосмоса постоянные проблемы с дальним космосом, и за последние 10 лет из отечественных проектов туда улетел только совместный с ЕКА "ЭкзоМарс", да Спектр-РГ?
- Да потому что кроме него до начала 2040-ых годов больше ничего даже в теории к Меркурию не полетит. Обычно подобные проекты по времени съедают лет пятнадцать от утверждения программы до запуска. Половину съедает планирование миссий и бюрократия между научными институтами, которые определяют что нужно сделать, формируя ТЗ на аппаратуру.
Поэтому, если в ближайшие пару лет никто больше не анонсирует новую миссию к Меркурию - то можно со спокойной душой ждать 2040-ые годы, и надежда останется только на внезапное желание Китая что-то туда запулить.
- А так, на ближайшие 20 лет у нас есть только BepiColombo и Меркурий-П. Ну а я думаю анонсировать стрим запуска нашей кинокоманды к МКС (Которая слямзила плановые места у космонавтов из отряда), и писать про другие интересности.
