КОНЦЕПЦИЯ ЛУННОЙ БАЗЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НАУЧНО-ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

Партнёры проекта:
Исследования Луны возобновляются
В эпоху «второй лунной гонки» мы предлагаем концепцию лунной базы для решения научно-прикладных задач на поверхности Южного полюса Луны.
АКТУАЛЬНОСТЬ ㅤㅤАКТУАЛЬНОСТЬ ㅤㅤАКТУАЛЬНОСТЬㅤㅤ АКТУАЛЬНОСТЬ ㅤㅤАКТУАЛЬНОСТЬㅤㅤ АКТУАЛЬНОСТЬ
На данный момент Луна является одним из самых интересных небесных тел в перспективах освоения и исследований
  • 1
    На Луне возможна добыча ресурсов
    водяной лёд, железо, алюминий, титан, гелий-3.
  • 2
    Луна - плацдарм для межпланетных миссий
    Современные ракеты-носители и разгонные блоки на сегодняшний день не способны доставить космические аппараты до других планет без дозаправки. В таком ключе Луна может быть использована как перевалочный пункт.
  • 3
    Луна - ближайшее небесное тело для отработки технологий межпланетного перелёта
    Луна ближе других планет, до неё легче добираться, отсутствует задержка связи, что позволяет отрабатывать технологии для межпланетных миссий с меньшим риском и затратами.
План разработки проекта
1
Разработка базовых модулей станции
3D-модели базовых модулей, проектный расчёт.
2
Создание плана развёртывания базы и сборка макета
Необходимые средства для доставки модулей, порядок развёртывания базы, финансово-экономические расчёты, макет станции.
3
Разработка прототипа лазерной системы связи
Модель стенда для проверки программы, программа, стенд для отработки технологий.
4
Разработка прототипа системы забора грунта
Эскизный проект, 3D-модели, печать прототипа, разводка и фрезеровка печатных плат, программа для работы прототипа.
5
Разработка плана дальнейшего развития базы
Концепция 3D-печати модулей из лунного реголита, новые модули станции.
НАША РАЗРАБОТКА ㅤㅤНАША РАЗРАБОТКАㅤㅤ НАША РАЗРАБОТКАㅤㅤ НАША РАЗРАБОТКА
Архитектура станции
Архитектура построена на концепции трёх этапов выведения базы
Первый этап

основа
Минимальный набор модулей для существования базы.
Второй этап

полномасштабные исследования
Расширение жилых и научных блоков, оранжереи, лунная астрономия.
Третий этап

развёртка форпоста
Постоянно обитаемая автономная лунная колония.

Фон: NASA

Фон: NASA

НОВИЗНА ㅤㅤНОВИЗНАㅤㅤ НОВИЗНАㅤㅤ НОВИЗНАㅤㅤ НОВИЗНАㅤㅤ НОВИЗНА
  • 1
    Унифицированная основа всех модулей и узлов, единая посадочная платформа
  • 2
    Расширение базы с помощью унифицированных узлов
  • 3
    Расширение базы с помощью лунных ресурсов на будущих этапах
КОНЦЕПЦИЯ ЗАПУСКА
с использованием различных ракет-носителей

Фото ракет: Роскосмос


Фото ракет: Роскосмос


Фото ракет: Роскосмос


НАВИГАЦИЯ НА ЛУНЕ
Для точной посадки на поверхность луны требуются системы лунной навигации. Кроме стандартной оптической (по звёздам и поверхности) предлагается использовать систему радионавигации посредством метода триангуляции и радарную навигацию.
На первом этапе посадки (до ~5 км) планируется использовать триангуляционную систему навигации наподобие GPS, Galileo, ГЛОНАСС, Beidou, устанавливая на все летящие к Луне аппараты России и дружественных стран соответствующие системы.

Фон: NASA/GSFC/Arizona State University

На втором этапе, ниже 5 км, планируется использовать радарную навигацию для обеспечения высокой точности посадки.

Система навигации будет работать в связке "сажаемый модуль с приёмником – севший модуль с допплеровским радаром и передатчиком". Для этого на первый модуль (сервисный) необходимо установить высокоточный допплеровский радар и систему скоростной связи с сажаемыми модулями.

КУДА БУДЕМ САДИТЬСЯ?
Основной точкой посадки миссии выбран Южный полюс Луны, на котором с помощью инструмента LEND на аппарате LRO были обнаружены залежи водяного льда.

Фото: ИКИ РАН


Зона размещения базы находится между кратерами Шумейкер, Фаустини и плато Лейбниц-бета (Мутон).

Карта: https://www.lpi.usra.edu/lunar/lunar-south-pole-atlas/
На хребте плато расположится основной комплекс солнечных батарей, обеспечивающий энергопитание базы. Относительно недалеко от кратеров, в которых присутствует наибольшая концентрация льда, расположатся модули базы.

Карта: https://www.lpi.usra.edu/lunar/lunar-south-pole-atlas/

Фото: NASA / LRO

3D-ПЕЧАТЬ НА ЛУНЕ?
Концепция предполагает строительство модулей базы на месте из лунного реголита с помощью лазерного спекания
Преимущества:
  • Использование местных ресурсов, не надо везти модули с Земли (быстрее, дешевле, безопаснее)
  • Более эффективная защита от радиации
  • Более крупные, функциональные и удобные конструкции

Принцип строительства аддитивным способом:
  • Специальные роверы собирают грунт, подготавливают его, и доставляют к месту строительства
  • Принтер-манипулятор передвигается к месту на мобильной платформе
  • Устройство начинает печать с самых отдалённых частей и наращивает конструкцию
  • Параллельно модуль обустраивают необходимыми системами

УСТРОЙСТВО ПРИНТЕРА
На конце устройства располагается головной печатающий аппарат (схема справа). Каждые 36 минут принтер пополняет запасы материала на 50 кг, забирая его в специальный отсек.
  • Материал пополняется каждые 36 минут;
  • Температура спекания лазером - 1600°C;
  • Мощность лазера – 46 кВт
  • Узлы манипулятора позволяют принимать положения для создания сложных конструкций;
  • Толщина стенок модулей – 10 см
  • Печать происходит лунным днём;
  • Скорость одного устройства – 1 модуль «4×7×3» за 14 дней.

ПРОТОТИПЫ
Макет первого этапа базы


Прототип буровой установки
Прототип лазерной системы связи

ㅤㅤFSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSOㅤㅤ FSO
FSO (Free-Space Optics)
– технология оптической беспроводной передачи информации с помощью лазера.

Фото: Военный перевод

Почему FSO?
У данной технологии есть ряд преимуществ использования в космической среде:
  • Высокая пропускная способность;
  • Устойчивость к электромагнитным помехам;
  • Не требует проводов;
Отработка данной технологии может позволить реализацию высокоскоростной коммуникации между модулями лунной базы.
Что мы сделали?
Была разведена и распаяна плата приёмника


Был собран стенд
Смогли передать цветную картинку 64х64 пикселя за 58,99 секунд

ДАЛЬНЕЙШИЕ ПЛАНЫ
Проработка радиационной защиты
Детальная проработка концепции защиты от лунной пыли
Оптимизация экономической эффективности транспортировки оборудования
Создание полнофункциональных прототипов
Углублённые исследования лазерной связи и технологий бурения
Сотрудничество с научными и коммерческими организациями для подготовки к реализации проекта
ФОТО И ВИДЕО
ㅤㅤ КОМАНДАㅤㅤ КОМАНДАㅤㅤ КОМАНДАㅤㅤ КОМАНДАㅤㅤ КОМАНДАㅤㅤ КОМАНДА
НАСТАВНИКИ
  • Косенкова Анастасия
    руководитель
    (контрукторская часть)
  • Белоножко Павел
    руководитель
    (IT-часть)
  • Корнилов Виталий
    стажёр
    (IT-часть)
УЧАСТНИКИ
  • Закирьянов Искандер
    инженер-конструктор, научный поиск
  • Коротков Артемий
    инженер-конструктор, проектант, дизайн сайта
  • Черябкин Вячеслав
    инженер-конструктор
  • Бабченко Артём
    программист микроконтроллеров, робототехник
  • Масленков Дмитрий
    программист микроконтроллеров