Разработка концепции 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

Разработка базовых модулей станции

3D-модели базовых модулей, проектный расчёт.

Создание плана развёртывания базы и сборка макета

Необходимые средства для доставки модулей, порядок развёртывания базы, финансово-экономические расчёты, макет станции.

Разработка прототипа лазерной системы связи

Модель стенда для проверки программы, программа, стенд для отработки технологий.

Разработка прототипа системы забора грунта

Эскизный проект, 3D-модели, печать прототипа, разводка и фрезеровка печатных плат, программа для работы прототипа.

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

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: Роскосмос

Подробнее про аэростатическую платформу

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.