Кратерная навигация

Успех посадки на Луну зависит от многих факторов, и один из важнейших — точное знание положения космического аппарата относительно нее, а именно: лунных координат, высоты и скорости относительно поверхности. Спутниковая навигация на основе околоземных систем вокруг Луны практически недоступна*. Классический подход включает использование бортовой инерциальной системы навигации и максимально точного измерения орбиты аппарата перед спуском. Но есть еще один способ.

Если вы хоть раз смотрели на Луну в телескоп, то точно заметили, что вся ее поверхность покрыта кратерами. Количество хорошо различимых кратеров диаметром больше 10 метров оценивается примерно в 1 миллион штук. Размер, форма и относительное расстояние между кратерами образуют уникальный рисунок, по которому можно определить, откуда и под каким углом вы смотрите на поверхность.

Звучит просто, но сложно в реализации. Для того, чтобы эта технология заработала, нужно иметь очень точную цифровую модель лунного рельефа** и программный код, который умеет выделять на снимках кратеры***, а также каталог параметров кратеров. Последнее — наиболее сложная часть технологии. Составление полного каталога кратеров — очень сложная задача, и пока для каждой миссии составляются каталоги районов их снижения и посадки.

Навигация по кратерам официально использовалась в миссии японского космического агентства SLIM как средство достижения высокой точности посадки. У посадочного аппарата Blue Ghost компании Firefly Aerospace система оптической навигации по кратерам разработки компании NGC проверялась в полете, но не как одна из основных систем. По некоторым оговоркам лендеры Nova-C компании Intuitive Machines также использовали оптическую навигацию.

Таким образом, оптическая навигация по кратерам становится одной из активно применяющихся технологий, которая позволяет попасть в заданный район посадки с точностью до сотен метров.

* - Спутники ГЛОНАСС, GPS, GALILEO и других навигационных систем передают свой сигнал в сторону Земли, и на Луну «светит» слабый лепесток диаграммы направленности антенн.

** - Такие модели есть, и они доступны для публичного пользования. Одна из наиболее точных — SLDEM2015, построенная на данных космического аппарата LRO, дает точность 2-3 м по высоте и 3-4 м по координатам места.

*** - Этот код очень похож на алгоритмы, использующиеся в звездных датчиках — приборах для определения ориентации космического аппарата по звездам. Только, кроме взаимного углового расстояния и яркости, для кратеров также имеют значение форма и размер. Причем наблюдаемся форма меняется из-за разницы в освещенности.

#современнаякосмонавтика

Орбита Спутника

4 октября 1957 года в 22:28:34 по московскому времени с полигона «Тюра-Там» стартовала ракета-носитель 8К71ПС. Через 4 минуты 55 секунд двигатель второй ступени отключился, и еще через 19,5 секунд от нее отделился объект ПС-1: первый искусственный спутник Земли.

В честь этого события мы расскажем, как можно смоделировать орбитальное движение Спутника. Для этого мы воспользуемся программой NASA General Mission Analysis Tool. Это опенсорс программа, написанная специалистами НАСА, которая активно используется в космической индустрии. Скачать ее можно по ссылке.

Параметры орбиты Спутника удобно взять в двухстрочном формате эфемерид — TLE. В таком таком виде они доступны, например, здесь*.

Вместе с GMAT идет подходящий сценарий, который находится в папке sample/Ex_R2022a_TLE_Propagation.script

Откроем его. Затем скопируем две строки из скачанного файла эфемерид S00001 в файл, из него наш сценарий возьмёт TLE данные, он находящийся по пути sample/SupportFiles/Ex_R2022a_TLE_Propagation_TLE.txt

Теперь нам осталось указать эпоху отсчета, с которой будем рисовать траекторию, и настроить отображение траектории. Для этого дважды кликнем на ExampleSat и в поле Epoch напишем: 04 Oct 1957 19:30:00.000. Затем кликнем правой кнопкой на Output и добавим Orbital View.

Запускаем скрипт и смотрим на то, как первый Спутник наворачивает круги над планетой. Подобным образом можно посмотреть и другие исторические орбиты. Например «Восток-1» Гагарина идет в под номером 00103.

* - точнее говоря, за объектом 00001 в каталоге идет вторая ступень ракеты-носителя, но в течении первых нескольких дней полета ее орбита очень близко совпадала с орбитой Спутника.

#орбитмех

Продолжаем серию заметок по истории космического туризма.
В предыдущих выпусках:
Как начался космический туризм?
Кто начал летать в космос, когда это стало немного проще?
Космический туризм по-советски: как все началось?

Космический турист, которого не ждали: история Денниса Тито

Мы остановились на 90-х годах, когда на околоземной орбите работала станция «Мир», и осуществлялись совместные полеты по программе «Мир—Шаттл». В 1998 году на орбиту был запущен первый модуль Международной космической станции. Начиналась новая эпоха. Последняя научная экспедиция на «Мир» завершилась в августе 1999 года, и станция перешла в беспилотный полет.

На рубеже 1999 и 2000 годов станция была арендована компанией MirCorp. Это была корпорация энтузиастов из разных стран (в первую очередь США), которые планировали превратить станцию в орбитальный туристический отель. MirCorp оплатила полет «Союза ТМ-30» для восстановления работоспособности станции и планировала полет первого космического туриста Денниса Тито по цене в 20 миллионов долларов США. Планам MirCorp не было суждено сбыться: выяснилось, что доступ к станции на кораблях «Союз» оказался невозможен из-за конкуренции с проектом Международной космической станции. РКК «Энергия», производитель «Союза», не могла изготавливать корабли в достаточном количестве для полетов на обе станции. История станции «Мир» и MirCorp завершилась затоплением станции в марте 2001 года.

Деннис Тито все же полетел в космос: пока решалась судьба станции «Мир», он проходил подготовку в Центре подготовки космонавтов. В начале 2001 года он заключил контракт с компанией Space Adventures, которая взялась организовать его тур на «Союзе» на отечественный сегмент МКС.

Отношение к туристам на борту у партнеров по МКС оказалось диаметрально противоположное. NАSА, как государственное агентство с жесткими правилами отчета по расходам, было настроено категорически против. Турист на борту станции для них создавал угрозу неприятных вопросов от Конгресса США, который выделял средства на финансирование станции. «Росавиакосмос» (так между 1999 и 2004 годами называлась предтеча ГК «Роскосмос»), наоборот, испытывая острый дефицит финансирования, рассматривал космический туризм как жизненно важный источник денег.

Судьба полета Тито решалась на совещании комиссии включавшей всех участников проекта. В результате за неделю до полета было получено разрешение. Представители NASA заявили, что в принципе не возражают против присутствия коммерческого участника на борту орбитальной лаборатории. Они просто посчитали, что Тито будет недостаточно подготовлен к апрелю — месяцу, который, по их словам, был временем сложных и критически важных операций на станции. Полет состоялся, и Деннис пробыл на станции шесть суток: с 30 апреля по 6 мая 2001 года.

Полет Денниса Тито стал решающим психологическим и коммерческим прорывом, доказав, что космос — это не только удел государств, но и пространство для частных лиц и их денег. Он показал первую успешную бизнес-модель. Сам Тито говорил, что, по его мнению, полет вдохновил таких предпринимателей, как Маск и Безос, и заставил правительства, в частности США, пересмотреть свое отношение к частной космонавтике, дав старт программам вроде COTS. Таким образом, его личная миссия послужила критически важным катализатором для всей индустрии New Space, переведя ее из теоретической плоскости в практическую.

#человеквкосмосе
#космическийтуризм

Краткое руководство по жизни на Луне: фазы Земли

Живя на Земле, мы привыкли видеть, как Луна движется по небу и меняет фазы. Она проходит полный цикл — от полного диска до тонкого серпа и обратно — примерно за 29,5 земных суток (синодический месяц).

Если бы мы жили на ближней стороне Луны, то, глядя на небо, видели бы там Землю и ее фазы — от темного диска с тонким светящимся ободом атмосферы в новоземье до полностью освещенного бело-голубого диска в полноземье. Цикл фаз также занимает около 29,5 земных суток или одни лунные сутки.

Луна всегда обращена одной стороной к Земле. Из-за этого жителю видимой стороны Луны Земля будет видна все время практически в одной и той же точке над горизонтом. Земные и лунные фазы противоположны друг другу и связаны с временем лунных суток. Когда космонавт на лунной базе видит полноземье, на Луне полночь, Земля сияет ярким «землесветом» — лунные ночи не такие уж темные.

Увидеть восход или заход Земли с поверхности Луны можно только с узкой полосы, близкой к линии разделения видимого и невидимого пролушарий. Так что любоваться этим явлением проще с лунной орбиты.

На гифке — симуляция в Kerbal Space Program (с модами). Показан затменный сезон: в полноземье видно, как тень Луны бежит по диску Земли (солнечное затмение на Земле), а в новоземье — как Земля закрывает Солнце для наблюдателя на Луне (то, что на Земле мы видим как лунное затмение).

#солнечнаясистема

Цель нашего канала — писать просто о сложном. Но есть еще один способ разбираться со сложностями — через игру или симуляцию. Приглашаем вас на наш новый бесплатный курс по Kerbal Space Program, который даст вам возможность научиться управлять планетоходами, самолетами и ракетами:

https://t.iss.one/space_school/1573

Многие посты нашего канала были вдохновлены участием в нескольких ПОИСКах :) Это лучший способ узнать о подготовке к космическим полетам из первых рук.

Впереди Новый год и снова тот же вопрос, что подарить себе или очень дорогому и значимому человеку? И как один из вариантов решения этой проблемы я предлагаю поездку на январский «Поиск» 26-27 января.

«Поиск» - это двухдневный интенсив-погружение в работу Центра подготовки космонавтов в Звездном городке. Это совсем не привычная всем экскурсия «выходите из автобуса, тут корабль, тут статуя Гагарину, тут пообедать, тут обратно в автобус». Здесь совсем не так. «Поиск» - это два дня заполненные космосом от и до.

Учиться стыковке у тех же инструкторов, что обучают космонавтов, поговорить с космическими психологами и задать им самые наболевшие вопросы, узнать как готовятся к постановке и проведению экспериментов на Международной космической станции, научиться готовить космическое питание, почувствовать вращение на кресле ускорения Кориолиса. Это не декорации и не игра, тут работают каждый день с космонавтами те же самые специалисты, что будут окружать вас на «Поиске».

И да, эту программу мы разрабатывали специально для тех, кому интересен космос, а потому постарались впихнуть туда все-все-все самое важное. Да, это интенсив с 10 утра и до 18 вечера, лишь с перерывом на обед. Но больше информации и понимания о том, как готовят космонавтов – вы не получите просто нигде.

И да, практически на каждый «Поиск» я еду лично. Мне очень важно быть с теми, кто приехал, отвечать на вопросы, рассказывать, показывать, знакомить с космонавтикой. Поэтому мы проводим всего 3-5 «Поисков» в год. Это не экскурсия, это созданная с любовью маленькая двухдневная экспедиция в Звездный городок и Центр подготовки космонавтов. Сомневаетесь – пишите, и я попробую ответить на все вопросы.

https://t.iss.one/kosmospiligrims/574

Подать заявку на ПОИСК можно здесь: https://space-school.org/poisk