Какой самый дешевый способ высадить экипаж из 2 человек на Луну?

Во время лунных миссий Аполлона одна очень большая ракета отправила Аполлон CSM и LM на Луну одним выстрелом, и на это ушло всего около 3 дней. Однако после миссий «Аполлон» были проведены значительные исследования орбит с низкой передачей энергии, аэродинамического торможения в земной атмосфере и беспилотных зондов.

Для приведенного ниже сценария, пожалуйста, предположите, что масса LM аналогична массе «Аполлона» (около 15-16 метрических тонн) или, возможно, несколько меньше, поскольку с тех пор компьютеры уменьшились в размерах.

Итак, скажем, у нас есть ракета среднего класса, несколько меньшая, чем тяжелая дельта IV (около 25 метрических тонн на 300 км НОО) и с разгонным блоком, работающим на чем-то другом, кроме LH2 (что-то, что может выдержать месяцы пребывания в космосе и не дать протечки). ), и мы запускаем только LM с помощью этой ракеты, и вместо того, чтобы идти прямо к Луне, как в стиле Аполлона, мы запускаем его на короткую эллиптическую орбиту и позволяем ему постепенно увеличивать свой апогей, используя разгонный блок ракеты (или, может быть, используя отдельная переходная ступень, и в этом случае мы можем использовать LH2 в качестве топлива для разгонного блока ракеты). Мы продолжаем увеличивать апогей до тех пор, пока не произойдет баллистический захват, а затем, когда ЛМ находится на орбите вокруг Луны, мы так же постепенно приближаем его к Луне, пока он не окажется на нужной орбите. Позволять' скажем, весь этот процесс вывода LM на низкую лунную орбиту занимает 3-8 месяцев. Некоторые из миссий, в которых использовались передачи с низким энергопотреблением:

1) Чандраян-2

2) ГРААЛЬ

3) Хитен

А потом запускаем экипаж с помощью другой ракеты того же класса, может чуть меньшего размера. И допустим, мы оставляем возвращаемый модуль на низкой околоземной орбите высотой около 200-250 км (поскольку миссии по высадке на Луну с экипажем могут быть выполнены за неделю или две, возвращаемый модуль должен оставаться на орбите только столько времени, поэтому мы можно минимизировать высоту, на которой мы покидаем возвращаемый модуль на орбите). Затем служебный модуль доставляется на Луну разгонным блоком ракеты за 3 дня (в стиле "Аполлон"). Затем служебный модуль и LM стыкуются на низкой лунной орбите и происходит посадка, затем снова в том же стиле «Аполлон» экипаж стартует с Луны, стыкуется со служебным модулем, покидает посадочный модуль на поверхности Луны и этап подъема на лунной орбите и направляется к земля.

Затем, достигнув земли, служебный модуль выполняет аэродинамическое торможение, аналогичное японскому космическому кораблю Hiten . После выполнения 2-4 маневров аэродинамического торможения (каждый из которых теряет скорость примерно 1,5-1,7 км/с, как у космического корабля Hiten), кажется, что он сможет достичь возвращаемого модуля и состыковаться с ним. После этого мы оставляем служебный модуль на НОО для очередной миссии на Луну и доставляем экипаж на Землю в спускаемом модуле. Чтобы повторно использовать возвращаемый модуль, мы либо приземляем его на землю (в стиле звездного лайнера Boeing), либо ловим его в воздухе с помощью вертолетов над океаном.

Таким образом, мы используем 4 вещи для снижения затрат:

1. Использование низкоэнергетического пути для LM для достижения Луны (в результате нам нужно запускать экипаж отдельно позже, чтобы избежать месяцев пребывания в глубоком космосе).

2. Оставить входной модуль на НОО и позже использовать аэродинамическое торможение для стыковки с ним.

3. После перевода экипажа в модуль входа в атмосферу служебный модуль остается на НОО, чтобы повторно использовать его для других миссий.

4. Повторно использовать возвращаемый модуль , посадив его на землю (в стиле Боинга) или перехватив его в воздухе вертолетами над океаном.

Большинство из этих пунктов были успешно продемонстрированы, и я не вижу явных препятствий.

Мои единственные опасения здесь:

1. Достаточно ли мощна ракета тяжелого класса Delta IV, чтобы ее можно было использовать для доставки LM на Луну (даже по траектории с эффективным расходом топлива)? Насколько экономичными являются траектории с эффективным расходом топлива? По сути, мы хотим доставить LM (примерно такой же массы, как у «Аполлона», т.е. 15-16 метрических тонн) на низкую лунную орбиту с максимальной эффективностью использования топлива. Реально ли это сделать с помощью ракеты, способной доставить всего 25 метрических тонн на 300-километровую НОО? Если нет, то какова наименьшая возможная масса ракеты, которая должна быть способна поднять НОО на 300 км, чтобы осуществить это?

2. Когда происходит баллистический захват, чтобы вывести ЛМ на низкую лунную орбиту, используем ли мы разгонный блок ракеты (или переходную ступень), а затем сбрасываем его на низкую лунную орбиту, или мы используем собственный спускаемый двигатель ЛМ (и, таким образом, используем перезапускаемый двигатель на этапе снижения) ?

3. Сколько времени потребуется для выполнения необходимого количества аэродинамических торможений (один день? два дня? три дня?)

Было бы здорово, если бы вы поделились своими мыслями по поводу описанного выше сценария, ответили на приведенные выше вопросы и упомянули любые другие возможные архитектуры миссии, которые могут снизить стоимость высадки на Луну с экипажем.