Главная » 2024 » Февраль » 15 » Ещё один американский зонд летит к Луне — Nova-C. Его обзор и видео запуска.
15.02.2024 20:12
Ещё один американский зонд летит к Луне — Nova-C. Его обзор и видео запуска.
Уже второй космический аппарат в 2024 году, созданный в США небольшой космической компанией, запущен к Луне с целью совершения мягкой посадки. Первым был Peregrine компании Astrobotic Technology, запущенный 8 января на новой ракете Vulcan Centaur, но из-за сбоя он так и не смог достигнуть цели. Вторым же стал Nova-C «Odysseus» (русс. «Одиссей») компании Intuitive Machines, ему и посвящена эта статья. Этот аппарат очень интересен! Например, если всё пройдёт гладко, то с помощью специальной отделяемой камеры мы впервые сможем увидеть прилунение со стороны!
Для простоты будет использоваться название Nova-C, хотя фактически это наименование серии космических аппаратов. Также в разных источниках можно встреть обозначение IM-1 — сокращение от названия миссии Intuitive Machines Mission 1.
Запуск Nova-C. Отрывок с трансляции NASA. Credit: NASA/VideoFromSpace.
Nova-C был запущен 15 февраля в 09:05 по московскому времени с помощью ракеты-носителя Falcon 9 компании SpaceX Илона Маска со стартовой площадки LC-39A космодрома на мысе Канаверал. Через 2 минуты и 23 секунды многоразовая первая ступень под обозначением B1060, для которой это уже 18 (!) старт, успешно отделилась и совершила мягкую посадку на наземную площадку, вторая же ступень продолжила вывод полезной нагрузки в космос. Через некоторое время она отключила двигатель, а после перезапустила его на короткое время на 41 минуте полёта, что было необходимо для вывода аппарата на заданную орбиту. Nova-C отделился от первой ступени через 48 минут после старта. Также планируется, что головные обтекатели Falcon 9 будут выловлены в Атлантическом океане специальным судном SpaceX «Боб» для повторного использования в других запусках.
Это был уже 299 запуск ракеты Falcon 9 и её 14 старт в 2024 году.
Нужно отметить, что аппарат Nova-C уникален тем, что использует жидкий метан и жидкий кислород в качестве топливной пары. Это криогенные компоненты, которые находятся в баках при очень низкой температуре, что создаёт трудности. Обычно в космических аппаратах используют гидразин или его производные с тетраоксидом азота в качестве окислителя, которые могут храниться в баках очень долгое время, поэтому их заправляют задолго до старта. В случае Nova-C заправка должна быть осуществлена незадолго до пуска. Для решения проблемы SpaceX создала на стартовом комплексе специальную систему заправки космического аппарата прямо перед стартом ракеты. Из-за такого топлива запуск был перенесён с 14 на 15 февраля, так как температура жидкого метана перед стартом вышла за пределы нормы.
Аппарат Nova-C, установленный с помощью адаптера полезной нагрузки на вторую ступень, и створки головного обтекателя ракеты-носителя Falcon 9. Credit: SpaceX/Intuitive Machines.
Во время предполётного тестирования. Credit: SpaceX.
Полёт к Луне и посадка
В отличие от многих других миссий, таких как, например, «Чандраян-3», Peregrine или SLIM, Nova-C будет использовать «быструю» схему перелёта, что роднит её с «Луной-25», и должна будет прилуниться 23 февраля 2024 года. На полёт уйдёт несколько дней, ещё примерно 1 день Nova-C будет находиться на орбите Луны с высотой около 100 км.
Запланированным местом прилунения Nova-C является район кратера Малаперт А, что в 300 километрах от Южного полюса Луны. Если всё получится, то Nova-C побьёт рекорд индийской миссии «Чандраян-3» по самой близкой к полюсу мягкой посадке на Луну! Во время прилунения Nova-C будет автоматически собирать информацию о поверхности для выбора безопасной площадки без валунов и кратеров. Касание поверхности должно будет произойти со скоростью около 1 м/с.
Район кратера Малаперт. Credit: NASA.
Южный полюс Луны вызывает большой интерес с точки зрения колонизации из-за наличия кратеров вечной ночи, куда никогда не попадают прямые солнечные лучи и где есть залежи водяного льда. Это универсальный источник воды, которую не придётся доставлять с Земли, что облегчит и удешевит колонизацию. Её можно использовать для питья, полива растений, необходимых для производства еды и кислорода, в работе оборудования, производстве. С помощью электролиза воды можно получать кислород и водород, которые являются компонентами водородного ракетного топлива. Также в этом регионе есть пики вечного света, что всегда освещены Солнцем — отличное место для солнечных батарей.
Nova-C
Как уже упоминалось ранее, зонд Nova-C создан компанией Intuitive Machines, основанной в 2013 году в Техасе. С 2018 года она принимает участие в программе NASA Commercial Lunar Payload Service (CLPS), которая предполагает отправку на Луну, а особенно к её Южной полярной области, исследовательских зондов. Последние должны протестировать ряд технологий и собрать научные данные для новой лунной программы США с широким международным участием «Артемида». Важно отметить, что NASA не даёт заказы непосредственно на разработку аппаратов, а лишь выдвигает основные требования, отбирает из предложенных проектов наиболее подходящие и заключает контракты на запуски. При этом компании получают определённую свободу в реализации своих идей, могут сами выбирать ракеты для запуска и часть полезной нагрузки. Поэтому такие зонды обычно считают частными, хотя по большей части они оплачены государством. Запуск Nova-C тоже произведён в рамках CLPS. Это уже 4 пуск в рамках «Артемиды» и 2 в рамках CLPS (первым был уже упомянутый Peregrine). В рамках CLPS Intuitive Machines получила 3 заказа на запуски Nova-C с перспективой заключения новых.
Nova-C после завершения сборки. Credit: Intuitive Machines.
Название Nova-C расшифровывается следующим образом: Nova — новый с латинского, С — римское обозначение цифры 100 — примерная масса полезной нагрузки (в реальности она составляет 130 кг). Имя «Odysseus» для первого аппарата из серии Nova-C было предложено инженером по сборке, интеграции и тестированию систем Марио Ромеро и выбрано из числа десятков других сотрудниками компании во время голосования. Между собой они ласково называют аппарат «Одди».
Nova-C создан с использованием наработок по проекту NASA Project Morpheus, стартовавшего в 2010 году. Именно в его рамках была разработана технология использования криогенного топлива в подобных космических полётах, а также программное обеспечение для мягкой посадки на небесные тела.
Это второй посадочный лунный аппарат США со времён «Аполлон-17», т. е. с 1972 года, первым был Peregrine. Но это лишь попытка возвращения на поверхность — американцы и до этого запускали огромное число орбитальных миссий.
Модели Peregrine (слева) и Nova-C. Credit: NASA.
Nova-C имеет высоту 4,3 м, максимальный диаметр корпуса — 1,6 м, с учётом посадочных опор — 4,6 м. Из-за этого аппарат имеет запоминающуюся вытянутую форму. Сухая масса Nova-C составляет 675 кг с учётом примерно 130 кг полезной нагрузки. Общая же стартовая масса составила примерно 1950 кг, в это число входит жидкий метан (840 кг), жидкий кислород (420 кг) и гелий (17 кг).
Элементы конструкции Nova-C. Credit: Intuitive Machines.
Основные элементы конструкции выполнены из углеродного композита, что формирует шестиугольную структуру, внутри которой расположены топливные баки, бак с гелием расположен сбоку. Некоторые детали сделаны из титана, посадочные опоры из алюминия. Внешне часть компонентов Nova-C покрыта экранно-вакуумной теплоизоляцией, которой покрываются почти все современные космические аппараты и которая необходима для регуляции их температуры. Это многослойная оболочка из тонкой плёнки с металлическим напылением. Энергией зонд обеспечивается с помощью трёх панелей солнечных батарей суммарной мощностью 790 Вт.
Как уже указывалось ранее, Nova-C использует крайне необычную топливную пару — жидкий метан и жидкий кислород. Это первый космический аппарат в истории, использующий такое топливо. Даже для ракет-носителей это редкость: первый успешный запуск РН на метане был произведён лишь летом прошлого года. Это необычное решение. На космических аппаратах обычно используют гидразин или его производные с тетраоксидом азота в качестве окислителя, которые могут храниться в баках очень долгое время и самовоспламеняются при контакте друг с другом, благодаря чему не требуется сложная система зажигания. Так почему же в Intuitive Machines решили использовать жидкий метан? Можно выделить следующие причины:
технология его использования отработана в рамках Project Morpheus;
немного большая мощность;
безопасность (гидразин и его производные чрезвычайно токсичны).
На Nova-C установлен двигатель VR900, созданный с помощью аддитивных технологий — 3D-печати. Также имеется несколько небольших маневровых двигателей.
Гелий используется для поддержания давления в баках.
Для контроля Nova-C используется собственный Центр управления полётами Nova Core компании Intuitive Machines в Хьюстоне, информация передаётся с нескольких антенн по всей Земле в рамках созданной компанией Лунной сети передачи данных (Lunar Data Network). Связь обеспечивается в S- (2 — 4 ГГц), X- (7 — 11 ГГц), и Ka-диапазонах (27 — 40 ГГц).
Аппарат Nova-C будет работать на поверхности в течение одного лунного дня, равного примерно 14 земным суткам, и не приспособлен для того, чтоб пережить экстремально холодную лунную ночь.
Расположение научной и практически значимой полезной нагрузки на внешней поверхности Nova-C. Credit: Intuitive Machines.
Один из элементов навигации, созданный Исследовательским центром Лэнгли NASA, указывается как полезная нагрузка аппарата, что связано с его экспериментальной конструкцией и желанием космического агентства проверить его в деле. Это NDL (Navigation Doppler Lidar) — навигационный доплеровский лидар. Он состоит из лазерных излучателей и 3 детекторов отражённого лазерного излучения. Ещё один экспериментальный прибор будет с высокой точностью определять содержание топлива в баках — радиочастотный массомер RFMG (Radio Frequency Mass Gauge). Прибор разработан Исследовательским центром Гленна NASA.
Другая полезная научная или практически значимая полезная нагрузка Nova-C:
Eaglecam — отделяемое устройство, которое должно впервые в истории показать прилунение со стороны! Оно отделится на высоте 30 метров и начнёт свободное падение, снимая Nova-C. Также Eaglecam протестирует электростатическую систему удаления пыли. Прибор разработан студентами Авиационного университета Эмбри–Риддла, США.
Антенны эксперимента ROLSES (Radio Observations of the Lunar Surface Photoelectron Sheath, русс. «Радионаблюдения фотоэлектронной оболочки лунной поверхности») будут измерять радиоизлучение от лунной поверхности, Солнца, Земли и других космических источников, что будет использоваться для анализа взаимодействия лунного реголита с космическим излучением. Эксперимент подготовлен Центром космических полётов имени Годдарда NASA.
SCALPSS (Stereo Cameras for Lunar Plume-Surface Studies) — стереокамеры для изучения поверхности Луны. Будут не только исследовать небесное тело после прилунения, но и до: они должны записать взаимодействие реголита со струёй газа от двигателя при посадке. разработаны Исследовательским центром Лэнгли NASA.
Камеры ILO-X — две небольшие камеры, широкоугольная и направленная, которые будут проводить простые астрономические наблюдения с Луны и даже попытаются запечатлеть центр нашей галактики Млечный Путь. Полученный опыт станет основой для проекта Международной лунной обсерватории, чьей ассоциацией камеры ILO-X и созданы.
LN-1 (Lunar Node 1, русс. «Лунный узел-1») — экспериментальный радиомаяк. Планируется, что подобные маяки будут использоваться для точной космической навигации в будущих лунных миссиях. LN-1 работает в S-диапазоне, в этой миссии он будет передавать сигнал на Сеть дальней космической связи NASA. Устройство создано Центром космических полётов Маршалла NASA.
LRA — лазерная ретрорефлекторная решётка — пассивный элемент, который можно будет использовать в будущем для точного определения расположения прилуняющихся космических кораблей. Создан Центром космических полетов Годдарда NASA.
Кроме научной и практически значимой полезной нагрузки есть и культурная (памятная):
«Фазы Луны» — инсталляция, подготовленная американцем Джеффом Куном, которого иногда называют самым дорогим художником современности. Учитывая то, что доставка груза на Луну — дело недешёвое, это утверждение верно. «Фазы Луны» — 125 миниатюрных стальных сфер, изображающих фазы Луны, в прозрачном коробе. На каждую сферу приходится её идентичная копия на Земле и один невзаимозаменяемый токен (NFT). Каждая сфера посвящена какому-либо человеку, достигшему успеха в своём деле, их имена написаны на поддоне перед сферами.
Columbia Omni-Heat Infinity — бренд материала для курток американской компании Columbia Sportswear. Этим материалом покрыта одна из внешних панелей Nova-C.
Independent — хранилище данных, предоставленное компанией Lonestar Data Holdings Inc. К нему попытаются дистанционно подключиться для чтения и записи данных.
Капсула времени Lunaprise предоставлена Gallactic Legacy Labs. Представляет собой пластину, на которой лазером выгравированы изображения и текст.
Будем надеяться, что полёт и прилунение Nova-C пройдут гладко!
