Китайские ученые раскритиковали однодвигательную архитектуру лунной миссии NASA

Китайские ученые опубликовали в журнале Chinese Space Science and Technology статью, в которой критикуют архитектуру лунной миссии NASA. По их мнению, опора на единственный двигатель, управляющий и посадкой, и взлетом, создает неоправданный риск: любая серьезная неисправность может лишить экипаж запасного варианта спасения.

Четыре двигателя вместо одного

В отличие от американского подхода, китайский лунный модуль, разрабатываемый исследовательской группой лаборатории в Шанхае, оснащается четырьмя двигателями переменной тяги, суммарно развивающими более 30 килоньютонов. Даже при полном отказе одного двигателя оставшиеся три способны обеспечить тягу, сопоставимую с мощностью основного двигателя Orion.

Конструкторы предусмотрели дополнительный уровень защиты: если основные двигатели выйдут из строя, на поверхности Луны можно будет задействовать шесть малых двигателей орбитального маневрирования. Они обеспечат аварийный взлет и дадут экипажу шанс покинуть спутник.

Проблема массы и решение

Почему многодвигательная схема не используется повсеместно? Ответ — масса. Каждый дополнительный двигатель увеличивает вес аппарата, снижая полезную нагрузку. Китайские инженеры решили эту проблему с помощью технологии бака с общей перегородкой.

В новой пилотируемой системе горючее и окислитель хранятся в едином баке, разделенном внутренней стенкой — «общим дном». Ранее требовались отдельные баки, что увеличивало массу и занимало больше объема. Объединение резервуаров позволило сократить массу конструкции на сотни килограммов без ущерба для объема и рабочих характеристик.

Сам бак изготовлен из композиционных материалов и оказался более чем на 20% легче металлических аналогов. Он также служит несущим элементом силового каркаса аппарата, что дополнительно повышает массовую эффективность.

Авторы подчеркивают, что выводы основаны на полноценных огневых испытаниях. Четыре двигателя переменной тяги могут работать практически синхронно: разброс тяги между ними не превышал 100 ньютонов — высокий показатель точности. Такая синхронизация критически важна, чтобы избежать неконтролируемого вращения аппарата.

Эксперименты также подтвердили возможность эффективного управления давлением внутри баков с общей перегородкой — одной из самых сложных задач. Воспроизвести такую систему будет крайне сложно: требуется высокоточная автономная система управления давлением с минимальными запасами по параметрам и синхронизация нескольких двигателей. С каждым новым двигателем количество взаимосвязей и управляющих параметров растет, многократно усложняя систему.