Курс на Луну: студент МАИ создаёт лунную станцию

Вдохновленный идеей исследования Луны, активной подготовкой «Луны-25», которая должна стать первой за более чем 40 лет российской научной миссией к Луне, Андрей Черепанов, студент МАИ, спроектировал собственную лунную автоматическую станцию с возвращаемой ракетой. Проект уже получил положительную оценку экспертов: с ним Андрей занял второе место на XLIX Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» и продолжает его развивать в рамках дипломной работы.

— Андрей, вы заканчиваете пятый курс института № 6 «Аэрокосмический» МАИ. Почему аэрокосмос?

Это направление — самое сложное, и здесь решаются самые интересные задачи. Моя специальность — проектирование, производство и эксплуатация ракет, ракетно-космических комплексов, специализация — транспортные ракетные системы. Выбор не случаен. Мои братья, мой дедушка — инженеры, поэтому ещё школьником я точно знал, кем стану.

— Дальше планируете в индустрию или займетесь наукой?

Сейчас я готовлюсь к защите диплома, а после планирую работать в отрасли по специальности. Присматриваюсь к Московскому институту теплотехники, где проходил практику. А в дальнейшем хочу заниматься и наукой. Но ведь без знания потребностей отрасли в науке сложно, поэтому убежден, что опыт инженерной работы мне необходим.

— Как родилась идея создания лунной станции?

Сейчас готовится миссия «Луна-25», в рамках которой учёные будут исследовать южный полюс. Да и в целом внимание космических агентств всего мира сосредоточено на южном полюсе Луны, ведь именно там должно содержаться достаточное количество льда. И в 2022 году китайская миссия подтвердила эту гипотезу. Вот я и подумал, что было бы неплохо повторить советский опыт по доставке грунта с южного полюса, проанализировать его в лаборатории, провести более подробный и точный анализ. И так родилась идея создания комплекса для добычи реголита и последующей отправки его на Землю для более детального исследования.

На «Гагаринских чтениях» я представил проектный кусок: компоновку станции. Я проанализировал компоновку существующих аппаратов «Луна-25» и «Фобос-Грунт», сравнил их и выделил наиболее предпочтительный для моей станции вариант.

— И какой же победил?

На аппарате «Луна-25» используется схема с несущими топливными баками, которые являются основой для всего аппарата. В аппарате «Фобос-Грунт» другая схема: она предполагает силовой шпангоут или раму, на которую подвешиваются топливные баки и двигательная установка, а также крепится посадочное устройство. Я сделал серию расчетов и пришел к выводу, что для решения моих задач подходит вторая схема, которая сделает мою станцию легче.

— На каком этапе сейчас ваш проект?

На данный момент я прорабатываю весь этап перелёта: от момента старта станции до момента возвращения носителя в атмосферу Земли. Станция будет состоять из блоков: перелётного модуля, за счёт которого будет производиться торможение при подлёте к Луне, посадочной платформы, которая отделяется от перелётного модуля, и ракеты. Благодаря посадочной платформе мы сможем произвести посадку на Луну в нужный кратер. Затем в течение нескольких дней на поверхности Луны будут производиться работы. Грунтозаборное устройство, прототипом которого является «Фобос-Грунт», и который состоит из бура и манипулятора, произведёт захват образцов реголита, с помощью манипулятора образцы будут помещены в контейнер, который затем погрузится в возвращаемую ракету. Ракета взлетит на опорную орбиту, где остался перелётный модуль, состыкуется с ним, произведёт передачу капсулы перелётному модулю. Модуль даст последний отлётный импульс и направится к Земле.

— Прорабатываете все элементы станции?

Новшества — это хорошо, но правильнее за основу брать отработанные, высоконадёжные системы, совершенствовать и дорабатывать именно их. Потому вдохновляюсь конструкциями, которые уже летают. Но вот взлётную ракету хочу проработать очень подробно, и, в частности, её топливную систему. Я планирую применить 3D-печать металла. Поскольку топливные баки будут диаметром 0,4 м, их можно будет напечатать, и это даст большую прочность по сравнению с производством по традиционной технологии.

— Почему решили использовать модульную систему для станции?

Идея модульной станции недавно предложена Китайским космическим агентством, и я считаю её очень удачной. Потому я и пошёл по этому пути. Сейчас прорабатывается лунная программа, и уверен, в будущем наши космонавты достигнут лунной поверхности. И для пилотируемых миссий потребуется стыковка на орбите Луны. Нам будет необходим опыт этой стыковки. И вот благодаря проработке подобных систем, тестированию решений, можно будет использовать конструкцию разрабатываемой мной станции. Прицел именно на это.

— Какими будут габариты, масса вашей станции?

Предположительно, масса станции составит 4,1–4,2 тонны, при этом масса возвращаемого грунта будет около 300 г. Масса взлётной ракеты 400 кг. Ну, а размер станции около 3 м.

— Есть ли идеи, с кем можно было бы посотрудничать в рамках данного проекта?

«НПО Лавочкина» сейчас прорабатывает линию «Луна», и 28-я подразумевает возвращение грунта на Землю. Думаю, мои наработки можно будет использовать для эскизного проекта.

— Какие инновационные технологии / материалы планируете использовать?

Из материалов — алюминиевый сплав, разработанный специально для авиационной промышленности. Для экономии массы рассматриваю вариант с применением одной двигательной установки для взлёта и посадки, то есть для ракеты и посадочного аппарата. Так, в момент взлёта ракеты за счёт системы разделения будет происходить отстрел пустых баков, она будет взлетать, прорывая двигатель из посадочной платформы.

— Как планируете развивать проект?

Сейчас работа на этапе эскизного проектирования. Затем — этап конструкторских работ, когда появляются более подробные чертежи. В моем случае будут выполнены конструкторские чертежи наиболее важных узлов, в частности, узлов взлётной ракеты. Ну, а потом эскизный проект будет воплощён в металле. Дальше — опытно-конструкторские работы с проработкой технологий и последующими испытаниями.

Как развивать проект дальше, время покажет: надо дождаться августовского старта «Луны-25», возможно, по результатам миссии появятся корректировки.

— Как думаете, когда российский космонавт ступит на лунную поверхность?

Мой пессимистичный прогноз — к середине века, через 25 лет. Но, возможно, я ошибаюсь, и это случится раньше.

Заглавное изображение: «Луна 25»/«НПО Лавочкина»