Китайские ученые выявили критическую уязвимость в системе посадки на Луну от NASA
Китайская исследовательская группа выразила обеспокоенность по поводу структурной надежности лунной посадочной системы NASA, используемой в программе «Артемида». В рецензируемом исследовании, опубликованном в марте в журнале «Chinese Space Science and Technology», утверждается, что конструкция американского лунного архитектора имеет «некоторые явные слабые места».
Основной недостаток заключается в чрезмерной зависимости от одного высокопроизводительного главного двигателя, который отвечает за критически важные этапы миссии. Во время спуска этот двигатель управляет всей траекторией от лунной орбиты до поверхности Луны, а при подъеме та же самая система становится единственным средством возвращения астронавтов на лунную орбиту.
Отсутствие резервирования означает, что любая неисправность лишит миссию запасного варианта.
В противовес этому подходу, предлагаемый Китаем лунный посадочный модуль использует многодвигательную схему. Разработанный командой из национальной лаборатории в Шанхае, он оснащен четырьмя двигателями с изменяемой тягой, которые в совокупности развивают более 30 килоньютонов. Даже если один двигатель полностью выйдет из строя, оставшиеся три все равно обеспечат тягу, сравнимую с главным двигателем космического корабля NASA «Орион». Помимо основной двигательной установки, конструкция включает дополнительный уровень защиты, предназначенный для повышения устойчивости миссии.
Если основные двигатели станут неработоспособными, шесть малых орбитальных маневровых двигателей все равно могут быть активированы на лунной поверхности, обеспечивая альтернативный путь для быстрого подъема. Такая избыточность поднимает более широкий инженерный вопрос: если несколько двигателей обеспечивают большую безопасность, чем один, почему они не используются повсеместно? Ограничением является масса, так как дополнительные двигатели обычно увеличивают общий вес аппарата, снижая эффективность и полезную нагрузку. Китайская инженерная команда решила эту проблему с помощью структурной оптимизации, известной как общий баковый отсек, который позволяет более эффективно интегрировать хранение топлива и снизить избыточную массу, сохраняя при этом возможность использования многодвигательной конфигурации.
Китай представил новую конструкцию бака в пилотируемом глубоководном аппарате, использующем вытеснительную систему подачи топлива, где горючее и окислитель разделены общей стенкой, часто называемой «общим дном». В более ранних конструкциях лунных модулей два компонента топлива хранились в полностью раздельных баках, что добавляло лишний структурный вес и занимало больше места внутри аппарата. Объединив их в единую структуру с общим барьером, система устраняет ненужное дублирование в каркасе баков. По словам исследователей, это изменение позволяет снизить вес на «уровне сотен килограммов», делая общую конструкцию более эффективной без потери емкости или производительности.
Снижение массы, достигнутое благодаря этой конструкции, позволяет использовать четыре двигателя вместо одного основного, повышая отказоустойчивость без превышения ограничений по массе при запуске. Бак, изготовленный из композитных материалов, обеспечивает снижение веса более чем на 20 процентов по сравнению с традиционными металлическими аналогами. Помимо хранения топлива, структура также выполняет двойную функцию как несущий элемент космического аппарата, фактически становясь частью его каркаса и улучшая общую массовую эффективность.
Подход подтвержден экспериментально: в статье использованы результаты полномасштабных огневых испытаний. Эти испытания предоставили реальные данные о работе в рабочих условиях, подтверждая осуществимость интегрированной структурной и двигательной конструкции. Результаты испытаний показывают, что четырьмя двигателями с изменяемой тягой можно точно управлять, удерживая отклонение тяги в пределах менее 100 Ньютонов.
Такой уровень точности имеет решающее значение для предотвращения нестабильного движения, которое могло бы привести к опрокидыванию посадочного модуля во время критических фаз полета. Эксперименты также показывают, что проблемы с давлением внутри бака с общим отсеком могут быть эффективно решены. Воспроизведение подобной системы было бы затруднительным для любой другой космической программы.
Это требует высокоточного автономного контроля давления внутри конструкции с общим баком, работающей с очень узкими пределами безопасности. Кроме того, это требует жестко синхронизированной работы нескольких дросселируемых двигателей, задача, которая значительно усложняется с добавлением каждого нового двигателя.
Исследование опубликовано в журнале Chinese Space Science and Technology.
Бодро и простым языком обсуждаем околополитические темы на моем канале "Гражданин на диване" (Гражданин на диване в МАХ), а интересную и познавательную информацию читаем на моем канале "Таблетка для головы" (Таблетка для головы в МАХ) и в ТикТоке. Ну и всяческие прикольные ситуации из жизни будут тут
Подписывайтесь!
Источник: masterok.livejournal.com
Комментарии: