Китайські вчені знайшли критичну вразливість у місячному посадковому модулі NASA

Китайська дослідницька група опублікувала рецензоване дослідження, у якому піддала критиці конструктивну надійність місячної посадкової системи NASA в рамках програми «Артеміда». Стаття вийшла у березні в журналі Chi­nese Space Sci­ence and Tech­nol­o­gy, де йдеться про «явні слабкі місця» американської архітектури місячного апарата.

Головна претензія китайських учених — надмірна залежність від єдиного високопотужного маршового двигуна. Саме він керує всією траєкторією під час спуску з місячної орбіти до поверхні, а при підйомі стає єдиним засобом повернення астронавтів на орбіту. Будь-яка несправність цього двигуна фактично прирікає місію на провал — резервного варіанту не передбачено.

Натомість китайський місячний посадковий модуль, розроблений командою з національної лабораторії у Шанхаї, побудований за багатодвигуновою схемою. Чотири двигуни зі змінною тягою сумарно розвивають понад 30 кілоньютонів. Навіть у разі повного відмову одного з них три двигуни, що залишилися, забезпечать тягу, порівнянну з маршовим двигуном американського корабля «Оріон».

Конструкція також передбачає додатковий рівень захисту: якщо основні двигуни вийдуть з ладу, шість малих орбітальних маневрових двигунів можуть бути задіяні безпосередньо на місячній поверхні, забезпечуючи альтернативний шлях для екстреного підйому. Таке резервування ставить ширше інженерне питання: якщо кілька двигунів безпечніші за один — чому цей підхід не є загальноприйнятим?

Відповідь криється у масі: додаткові двигуни збільшують вагу апарата, знижуючи ефективність і корисне навантаження. Китайська команда вирішила цю проблему через структурну оптимізацію — так званий спільний баковий відсік, де паливо й окислювач розділені спільною стінкою («спільним дном»). У порівнянні зі старішими конструкціями, де два компоненти палива зберігалися в повністю роздільних баках, нова система усуває зайве дублювання каркаса. За словами дослідників, це дозволяє знизити вагу на «сотні кілограмів», не жертвуючи ємністю чи продуктивністю.

Бак виготовлено з композитних матеріалів, що забезпечує зниження ваги більш ніж на 20% порівняно з традиційними металевими аналогами. Конструкція водночас виконує функцію несучого елемента апарата, стаючи частиною його каркаса. Саме завдяки такому полегшенню стало можливим встановити чотири двигуни замість одного без перевищення допустимих масових обмежень при запуску. Підхід підтверджено повномасштабними вогневими випробуваннями, які показали: тягою чотирьох двигунів можна керувати з точністю до менш ніж 100 Ньютонів відхилення — критично важливий показник для запобігання нестабільному руху та перекиданню модуля.

Відтворити подібну систему буде непросто для будь-якої іншої космічної програми. Це потребує високоточного автономного контролю тиску всередині конструкції зі спільним баком у вкрай вузьких допустимих межах, а також жорстко синхронізованої роботи кількох двигунів із регульованою тягою — завдання, складність якого зростає з кожним додатковим двигуном.