Высадка на Луну с периодической долетной траектории

[Raul]

Вот какой вопрос возник. Обсуждаемые способы высадки на Луну обычно строятся вокруг схемы Кондратюка. Это понятно - она апробирована американцами. Но схема сложная, с множеством возможностей для аварий с фатальными последствиями. Одно дело - летать на низкой орбите вокруг Земли, где на любом витке можно прервать полет и сесть в более или менее безопасном месте, на что не требуется много топлива. И другое дело - летать вокруг Луны без возможности оперативной аварийной посадки (уму непостижимо, как американцам удалось провернуть свои лунные трюки с техникой того времени... но почему-то думается, что повторять высадку по их способу не следует).

О чем речь - есть класс периодических траекторий с низким облетом Земли и Луны. Эти траектории нуждаются в коррекции, но она низкоэнергетическая - может выполняться с малым расходом рабочего тела или вообще с помощью ЭРД. Вернуться на Землю можно при ее облете и на это требуется минимум энергетики.

Вы не можете просматривать это вложение.

Такую траекторию, а точнее ее полярный аналог с обходом поясов Ван Аллена можно выбрать в качестве базовой при высадке на Луну. Те мы не выходим на орбиту Луны, а при ее облете отделяем лунный посадочный модуль. При следующем облете - забираем экипаж и оставляем лунный модуль на траектории, где его можно будет заправить для повторного использования.

Получается схема, где от орбитального корабля требуется такая же энергетика, как от обычного околоземного "Союза". Это важное преимущество, поскольку снижаются требования к РН для пилотируемых запусков до тяжелого (в районе 40 тонн) класса. И не надо заниматься жуткой многопусковой эквилибристкой в стиле советского фильма "Принцесса цирка".

Лунный модуль будет существенно тяжелее, примерно как по нынешней американской схеме с NRHO. Поскольку он должен будет выполнять посадку и взлет с параболической, а не круговой ХС. Но его можно заправлять многопуском, поскольку в процессе не будет людей.

Рассматривалось? Тогда почему не?

[Андрюха]

Вот какой вопрос возник. Обсуждаемые способы высадки на Луну обычно строятся вокруг схемы Кондратюка. Это понятно - она апробирована американцами. Но схема сложная, с множеством возможностей для аварий с фатальными последствиями. Одно дело - летать на низкой орбите вокруг Земли, где на любом витке можно прервать полет и сесть в более или менее безопасном месте, на что не требуется много топлива. И другое дело - летать вокруг Луны без возможности оперативной аварийной посадки (уму непостижимо, как американцам удалось провернуть свои лунные трюки с техникой того времени... но почему-то думается, что повторять высадку по их способу не следует).

О чем речь - есть класс периодических траекторий с низким облетом Земли и Луны. Эти траектории нуждаются в коррекции, но она низкоэнергетическая - может выполняться с малым расходом рабочего тела или вообще с помощью ЭРД. Вернуться на Землю можно при ее облете и на это требуется минимум энергетики.

Вы не можете просматривать это вложение.

Такую траекторию, а точнее ее полярный аналог с обходом поясов Ван Аллена можно выбрать в качестве базовой при высадке на Луну. Те мы не выходим на орбиту Луны, а при ее облете отделяем лунный посадочный модуль. При следующем облете - забираем экипаж и оставляем лунный модуль на траектории, где его можно будет заправить для повторного использования.

Получается схема, где от орбитального корабля требуется такая же энергетика, как от обычного околоземного "Союза". Это важное преимущество, поскольку снижаются требования к РН для пилотируемых запусков до тяжелого (в районе 40 тонн) класса. И не надо заниматься жуткой многопусковой эквилибристкой в стиле советского фильма "Принцесса цирка".

Лунный модуль будет существенно тяжелее, примерно как по нынешней американской схеме с NRHO. Поскольку он должен будет выполнять посадку и взлет с параболической, а не круговой ХС. Но его можно заправлять многопуском, поскольку в процессе не будет людей.

Рассматривалось? Тогда почему не?

Потому что дурость, совершенно не подходящая для пилотируемых полетов:

1. Не надо летать вокруг Луны, надо летать на Луну
2. Это так называемые "обходные" низкоэнергетические траектории. Требования по энергетике до уровня "Союза"? Обойдетесь РН тяжёлого класса? А подумать? Длительность данных перелетов сколько составляет знаете? Из чего вытекает что? Правильно, требования по радиационной защите, по снабжению, в конце концов по физиологическому обеспечению космонавтов.
3. Эти траектории являются не замкнутыми, как Вы там собрались стыковаться-заправляться? Где будете "ловить" ЛВПК, на гелиоцентрической орбите?
4. Особенно будет высокая надёжность без множества фатальных аварий и с возможностью прервать полет при возврате стыкующегося взлетающего объекта со стыкуемым облетающим Луну объектом (тут сарказм если что). И такие "догонялки", помимо сложностей с синхронизацией времени, наклонений, с жёсткой привязкой к кратности перелета и т.д,  будут уже далеко не низкоэнергетическими.

[Raul]

1. Не надо летать вокруг Луны, надо летать на Луну

Так об этом и речь - лететь на Луну, не летая вокруг Луны.

2. Это так называемые "обходные" низкоэнергетические траектории. Требования по энергетике до уровня "Союза"? Обойдетесь РН тяжёлого класса? А подумать? Длительность данных перелетов сколько составляет знаете? Из чего вытекает что? Правильно, требования по радиационной защите, по снабжению, в конце концов по физиологическому обеспечению космонавтов.

Перелет до Луны и обратно по периодической траектории продолжается ненамного дольше прямого. Основное время в ходе месячной экспедиции занимает пребывание на поверхности Луны. В это время орбитальный корабль летит по траектории в беспилотном режиме.

3. Эти траектории являются не замкнутыми, как Вы там собрались стыковаться-заправляться? Где будете "ловить" ЛВПК, на гелиоцентрической орбите?

Долетная траектория - замкнутая. Стыковаться-заправляться будем на ней. И она не гелиоцентрическая, поскольку проходит в системе Земля-Луна, Солнце играет роль возмущающего фактора.

[Андрюха]

1. Не надо летать вокруг Луны, надо летать на Луну

Так об этом и речь - лететь на Луну, не летая вокруг Луны.

2. Это так называемые "обходные" низкоэнергетические траектории. Требования по энергетике до уровня "Союза"? Обойдетесь РН тяжёлого класса? А подумать? Длительность данных перелетов сколько составляет знаете? Из чего вытекает что? Правильно, требования по радиационной защите, по снабжению, в конце концов по физиологическому обеспечению космонавтов.

Перелет до Луны и обратно по периодической траектории продолжается ненамного дольше прямого. Основное время в ходе месячной экспедиции занимает пребывание на поверхности Луны. В это время орбитальный корабль летит по траектории в беспилотном режиме.

3. Эти траектории являются не замкнутыми, как Вы там собрались стыковаться-заправляться? Где будете "ловить" ЛВПК, на гелиоцентрической орбите?

Долетная траектория - замкнутая. Стыковаться-заправляться будем на ней. И она не гелиоцентрическая, поскольку проходит в системе Земля-Луна, Солнце играет роль возмущающего фактора.

У Вас даже на картинке в подписи перелет только до Луны не менее полумесяца. Не намного дольше прямого? 3.5 суток не сильно меньше?
Всё время в ходе месячной экспедиции занимает перелет туда-обратно.
И 4. не дочитали.
4.Особенно будет высокая надёжность без множества фатальных аварий и с возможностью прервать полет при возврате стыкующегося взлетающего объекта со стыкуемым облетающим Луну объектом (тут сарказм если что). И такие "догонялки", помимо сложностей с синхронизацией времени, наклонений, с жёсткой привязкой к кратности перелета и т.д,  будут уже далеко не низкоэнергетическими

[Андрюха]

И вот ещё что. Вы точно читали текст под Вашим же рисунком? И хотя траектория аппарата не замыкается...
Предположим даже что вдруг, каким то чудом, замкнулась. Успеете заправить?, а то ведь пролет быстрый и снова улетит. Будем несколько месяцев заправлять? Или сразу может и экипаж новой экспедиции подсадим?
А теперь серьезно: ну пройдет аппарат на той же высоте, дальше что?
1. Уходит на гелиоцентрическую орбиту
2. Выходит на некий новый эллипс, но он уже точно не будет проходить мимо Луны, условия кратности больше не совпадут. Аппарат на этом новом эллипсе будет пересекать орбиту Луны, когда она будет в другом месте.
Смысл там заправляться? Для нового совмещения (что бы с этого эллипса выйти опять на нужную облетную траекторию) помимо ожидания кратности и затрат на формирование новой траектории, понадобится менять ещё и наклонение (не забываем что есть ещё прецессия). Всё это выйдет таким 'низкоэнергетическим" боком...

[opinion]

Вот какой вопрос возник. Обсуждаемые способы высадки на Луну обычно строятся вокруг схемы Кондратюка. Это понятно - она апробирована американцами. Но схема сложная, с множеством возможностей для аварий с фатальными последствиями. Одно дело - летать на низкой орбите вокруг Земли, где на любом витке можно прервать полет и сесть в более или менее безопасном месте, на что не требуется много топлива. И другое дело - летать вокруг Луны без возможности оперативной аварийной посадки (уму непостижимо, как американцам удалось провернуть свои лунные трюки с техникой того времени... но почему-то думается, что повторять высадку по их способу не следует).

О чем речь - есть класс периодических траекторий с низким облетом Земли и Луны. Эти траектории нуждаются в коррекции, но она низкоэнергетическая - может выполняться с малым расходом рабочего тела или вообще с помощью ЭРД. Вернуться на Землю можно при ее облете и на это требуется минимум энергетики.

Вы не можете просматривать это вложение.

Такую траекторию, а точнее ее полярный аналог с обходом поясов Ван Аллена можно выбрать в качестве базовой при высадке на Луну. Те мы не выходим на орбиту Луны, а при ее облете отделяем лунный посадочный модуль. При следующем облете - забираем экипаж и оставляем лунный модуль на траектории, где его можно будет заправить для повторного использования.

Получается схема, где от орбитального корабля требуется такая же энергетика, как от обычного околоземного "Союза". Это важное преимущество, поскольку снижаются требования к РН для пилотируемых запусков до тяжелого (в районе 40 тонн) класса. И не надо заниматься жуткой многопусковой эквилибристкой в стиле советского фильма "Принцесса цирка".

Лунный модуль будет существенно тяжелее, примерно как по нынешней американской схеме с NRHO. Поскольку он должен будет выполнять посадку и взлет с параболической, а не круговой ХС. Но его можно заправлять многопуском, поскольку в процессе не будет людей.

Рассматривалось? Тогда почему не?

Лунный модуль должен садиться прямо с транслунной траектории и после взлёта выходить на траекторию возвращения к Земле. То есть, у него должен быть запас характеристической скорости даже больше, чем у перелётного модуля. При этом, пока космонавты находятся на Луне, "перелетный" корабль со спускаемым аппаратом от них улетел и вернётся только через месяц. Если космонавты случайно пропустят его возвращение или он будет занят съемочной группой, то продолжительность экспедиции увеличится вдвое.

[Дмитрий Инфан]

Куда предпочтительней на мой взгляд, штернфельдовская траектория с перерасходом топлива - корабль должен сближаться с Луной до прохождения апогея. Гасить избыток скорости придётся и там, и здесь, но в данном случае перелёт займёт меньше времени (где-то на сутки, по сравнению с аполлоновской траекторией).

Естественно, это должен быть прямой рейс без переходов на окололунную орбиту.

[Raul]

У Вас даже на картинке в подписи перелет только до Луны не менее полумесяца. Не намного дольше прямого? 3.5 суток не сильно меньше?
Всё время в ходе месячной экспедиции занимает перелет туда-обратно.

Торопился с ответом, было мало времени (и сейчас тоже). Траектория 89а для двухмесячной экспедиции, когда орбитальный корабль совершает один беспилотный оборот в системе Земля-Луна, т.е. забирает экспедицию на следующем пролете Луны, который происходят с периодичностью в лунный месяц. А траектория 89b - вообще для полугодовой экспедиции.

В классе должна быть и более быстрая траектория на месячную экспедицию, с меньшим залетом за орбиту Луны. Она состоит из двух частей - первая с двугорбым облетом Луны вторая - эллипс вокруг Земли в противоположную от Луны сторону (готовой картинки нет, к сожалению).

Особенно будет высокая надёжность без множества фатальных аварий и с возможностью прервать полет при возврате стыкующегося взлетающего объекта со стыкуемым облетающим Луну объектом (тут сарказм если что)

Все траектории периодического облета замкнутые, во вращающейся с Луной системе координат (почему в книге написано, что траектория не замыкается, я не знаю). Хотя и неустойчивые.

• Если стыковка ОК и ЛК не состоялась на этапе полета к Луне, то возвращаемся в ОК к Земле после облета Луны через 10-12 дней (по траектории месячной экспедиции).
• Если стыковка ОК и ЛК не состоялась на этапе возвращения к Земле, то ЛК с экипажем остается на периодической траектории и подает сигналы SOS в ожидании спасательной экспедиции. Запасы должны быть предусмотрены, ЛК должен быть вместительным, в отличие от ОК
• При штатном ходе экспедиции и прямой, и возвратный полет экипажа проходит с двумя состыкованными
   кораблями (сравним с Аполлоном-13), кроме высадки и взлета.

[Raul]

Предположим даже что вдруг, каким то чудом, замкнулась. Успеете заправить?

Расходуемые разгонно-тормозные блоки (их два) выводятся на траекторию облета Луны и там стыкуются. Один отвечает за заправку ЛК топливом для посадки и взлета, другой тормозит ЛК около Луны, как в схеме Королева. Времени хватит.

Лунный модуль должен садиться прямо с транслунной траектории и после взлёта выходить на траекторию возвращения к Земле

В принципе, ЛК может немного полетать вокруг Луны, но это не обязательно.

То есть, у него должен быть запас характеристической скорости даже больше, чем у перелётного модуля.

У перелетного модуля XC расходуется только на коррекции траектории и стыковки, поэтому он заведомо намного меньше, чем у лунного модуля.

[Практик]

Рассматривалось? Тогда почему не?

Потому что дурость, совершенно не подходящая для пилотируемых полетов:

4. Особенно будет высокая надёжность без множества фатальных аварий и с возможностью прервать полет при возврате стыкующегося взлетающего объекта со стыкуемым облетающим Луну объектом (тут сарказм если что). И такие "догонялки", помимо сложностей с синхронизацией времени, наклонений, с жёсткой привязкой к кратности перелета и т.д,  будут уже далеко не низкоэнергетическими.

Я подчеркнул слово дурость, потому что не согласен! На самом деле это просто дурь! Как я понимаю это из Левантовского...Ну вы бы батенька, который Raul, процитировали бы  его до конца и на стр. 234..."А теперь укажем обстоятельства, которое делает периодическое сближение с возвращением, этот своеобразный "космический бильярд", практически нереальным..." и далее по тексту и во-первых, и во-вторых, и в-третьих!
Маленький рефрен. Наибольший интерес в настоящее время, а не в 80-х годах прошлого столетия, представляют полярные лунные орбиты. Но как раз для этих орбит данный вид "искусства" не подходит, т.к. класс таких орбит располагается ближе к экватору Луны. А поворот плоскости это 25 м/с на градус! Ничего себе низкоэнергетические траектории! Чтобы посадить на полюс Луны взлётный модуль с такой Vx посадочная ступень должна быть монстром в квадрате! А чтобы доставить на периодическую орбиту такой ЛВПК нужен не один сверхтяж! Вот почему и не!

[Практик]

• Если стыковка ОК и ЛК не состоялась на этапе возвращения к Земле, то ЛК с экипажем остается на периодической траектории и подает сигналы SOS в ожидании спасательной экспедиции. Запасы должны быть предусмотрены, ЛК должен быть вместительным, в отличие от ОК

"Спасите наши души! Наш SOS всё глуше, глуше и ужас режет души - напополам!" (с)

[Raul]

Наибольший интерес в настоящее время, а не в 80-х годах прошлого столетия, представляют полярные лунные орбиты. Но как раз для этих орбит данный вид "искусства" не подходит, т.к. класс таких орбит располагается ближе к экватору Луны.

У Левантовского (книга есть в сети https://scask.ru/d_book_msp.php?id=69) плоская орбита только на рис 58, орбиты 59а и 59б могут быть под любым наклонением. Трудности с некруговой орбитой Луны преодолеваются с помощью небольших коррекций в перигее.

Спасите наши души! Наш SOS всё глуше, глуше

То есть Вы предпочитаете, чтобы все быстро заканчивалось, без шансов на спасение...

[Практик]

Наибольший интерес в настоящее время, а не в 80-х годах прошлого столетия, представляют полярные лунные орбиты. Но как раз для этих орбит данный вид "искусства" не подходит, т.к. класс таких орбит располагается ближе к экватору Луны.

У Левантовского (книга есть в сети https://scask.ru/d_book_msp.php?id=69) плоская орбита только на рис 58, орбиты 59а и 59б могут быть под любым наклонением. Трудности с некруговой орбитой Луны преодолеваются с помощью небольших коррекций в перигее.

Где вы про это прочитали про любое наклонение? У меня Левантовский от 1974 года и ничего нет! стр 230-234. Облёт Луны с возвратом возможен при наклонениях до 18 градусов к экватору Луны. Далее "гибридная" траектория к Земле с промахом около 80 тыс.км. Прочитайте про баллистику Аполлонов и за счёт чего А-13 переходил с гибридной на возвратную траекторию...

[Андрюха]

Если стыковка ОК и ЛК не состоялась на этапе возвращения к Земле, то ЛК с экипажем остается на периодической траектории и подает сигналы SOS в ожидании спасательной экспедиции. Запасы должны быть предусмотрены, ЛК должен быть вместительным, в отличие от ОК

Расходуемые разгонно-тормозные блоки (их два) выводятся на траекторию облета Луны и там стыкуются. Один отвечает за заправку ЛК топливом для посадки и взлета, другой тормозит ЛК около Луны, как в схеме Королева. Времени хватит.

Да поймите Вы уже, что после такого облета с возвратом к Земле будь то ЛК, будь то ОК не вернетесь Вы уже к Луне на следующем витке (после пролета Земли). Заправляй, не заправляй - полетит корабль уже не туда куда нужно.
Присобачить блок Д к ЛК (как по схеме Королева для последующего торможения у Луны) при пролете Земли - это вообще гениально...

Если стыковка ОК и ЛК не состоялась на этапе полета к Луне, то возвращаемся в ЛК к Земле после облета Луны через 10-12 дней (по траектории месячной экспедиции).

И зачем тут тогда вообще ОК таскать?

плоская орбита только на рис 58, орбиты 59а и 59б могут быть под любым наклонением

Что значит плоская орбита? А бывают орбиты у которых перицентр  проходит под одним градусом, а апоцентр под другим? Лента Мебиуса
 

[Практик]

плоская орбита только на рис 58, орбиты 59а и 59б могут быть под любым наклонением

Что значит плоская орбита? А бывают орбиты у которых перицентр  проходит под одним градусом, а апоцентр под другим? Лента Мебиуса
 

Практически да! Находясь под влиянием двух тел орбита будет искривляться превращаясь в подобие Мёбиуса. При грависферном перелёте на ВЛО так и происходит. Но там это регулируется начальным отлётом на другое наклонение, градусов на 10-15 отличающееся от полярного. К моменту перехода на ВЛО всё "встаёт" как надо!

[Raul]

Наибольший интерес в настоящее время, а не в 80-х годах прошлого столетия, представляют полярные лунные орбиты. Но как раз для этих орбит данный вид "искусства" не подходит, т.к. класс таких орбит располагается ближе к экватору Луны.

У Левантовского (книга есть в сети https://scask.ru/d_book_msp.php?id=69) плоская орбита только на рис 58, орбиты 59а и 59б могут быть под любым наклонением. Трудности с некруговой орбитой Луны преодолеваются с помощью небольших коррекций в перигее.

Где вы про это прочитали про любое наклонение? У меня Левантовский от 1974 года и ничего нет! стр 230-234. Облёт Луны с возвратом возможен при наклонениях до 18 градусов к экватору Луны. Далее "гибридная" траектория к Земле с промахом около 80 тыс.км. Прочитайте про баллистику Аполлонов и за счёт чего А-13 переходил с гибридной на возвратную траекторию...

Левантовкий c. 230-234 - это популярно про Луну, которая движется по круговой орбите, а реальные траектории там не рассматриваются. Оттуда мной взята наглядная картинка и пояснения к ней, не более того.

Реальная баллистика в том, что при облете Луны с периодичностью, кратной лунному месяцу, можно выбирать наклонение орбиты и не находиться в плоскости орбиты Луны. Думаю, что такие траектории и их энергетика уже рассматривались в научной литературе, и мое любопытство именно относительно этого.

Облёт Луны с возвратом возможен при наклонениях до 18 градусов к экватору Луны.

Где это написано? Луна-3 под каким наклонением запускалась?

[Raul]

Да поймите Вы уже, что после такого облета с возвратом к Земле будь то ЛК, будь то ОК не вернетесь Вы уже к Луне на следующем витке (после пролета Земли).

Я специально показал идеальный случай у Левантовского - в плоскости круговой орбиты Луны без возмущающих факторов. Что там неправильно? Движение выполняется с возвращением к Луне на каждом витке орбиты - Вы с этим спорите?

Если стыковка ОК и ЛК не состоялась на этапе полета к Луне, то возвращаемся в ОК к Земле после облета Луны через 10-12 дней (по траектории месячной экспедиции).

Это была опечатка 

[Raul]

Куда предпочтительней на мой взгляд, штернфельдовская траектория с перерасходом топлива - корабль должен сближаться с Луной до прохождения апогея. Гасить избыток скорости придётся и там, и здесь, но в данном случае перелёт займёт меньше времени (где-то на сутки, по сравнению с аполлоновской траекторией).

Естественно, это должен быть прямой рейс без переходов на окололунную орбиту.

Прямой перелет - это схема со стартовой массой более 5000 тонн. Приятный способ,    однако даже за ракету со вдвое меньшей стартовой массой у нас просят такие деньжищи... Тут вопрос поставлен о том, как "приобрести билет на Луну со скидкой", но без лишнего риска.

[Андрюха]

Да поймите Вы уже, что после такого облета с возвратом к Земле будь то ЛК, будь то ОК не вернетесь Вы уже к Луне на следующем витке (после пролета Земли).

Я специально показал идеальный случай у Левантовского - в плоскости круговой орбиты Луны без возмущающих факторов. Что там неправильно? Движение выполняется с возвращением к Луне на каждом витке орбиты - Вы с этим спорите?

По поводу попадания к Луне на каждом витке такой "траектории". При старте с Земли кратность составляет 14 суток, допустим столько и перелет, но по возврату у Земли пролет Земли происходит в определенной плоскости, отличной от стартовой. Дальнейший отлет опять в сторону Луны будет происходить уже как бы с "орбиты" с тем наклонением, что оказалось при  подлёте к Земле. Кратность попадания в этом случае будет уже не 14 суток, а например 9-10 (если вернулись на 51,6), а время то перелета к Луне не меняется. Т.е. мы просто прилетим к Луне "с опозданием"...
Придется либо сильно корректировать наклонение, что большой минус энергетика, либо ждать следующего витка, но на нём расхождение может оказаться ещё хуже. Да и сколько этих витков вообще возможно? Это ведь не круговая орбита вокруг одного небесного тела. К тому же ещё и каждый следующий пролет Луны (на том витке когда КК туда попадает вообще), будет тоже с другим наклонением, нежели предыдущий, и даже не факт что с тем же перицентром, а нам то надо не просто к Луне, а с посадкой в конкретную точку. То есть, ещё и тут наклонение менять. И с чего Вы взяли что это всё будет низкоэнергетично? Никакой энергетики не хватит на все эти коррекции. А Вы, помнится, собирались уложится в Союз и 40 тонн РН...
И все сложные точные рассчеты необходимых коррекций за ограниченное время далеко не способствуют повышению надёжности всей экспедиции, так что со скидкой и без лишнего риска никак тут не выходит

[Владимир Шпирько]

Получается схема, где от орбитального корабля требуется такая же энергетика, как от обычного околоземного "Союза". Это важное преимущество, поскольку снижаются требования к РН для пилотируемых запусков до тяжелого (в районе 40 тонн) класса. И не надо заниматься жуткой многопусковой эквилибристкой в стиле советского фильма "Принцесса цирка".

Это как? Апогей далеко ЗА орбитой Луны.  Поэтому скорость про отлете  с низкой орбиты будет от 11,0 до 11,2 км/с.   И как получается носитель с ПН40т на НОО?