Летим на одном агрегате и надеемся на чудо. Чем китайский лунный модуль концептуально отличается от американского

Лунная посадка зависит не только от точных расчетов и сложной навигации. Судьбу экипажа может решить более простая вещь, а именно наличие запасного двигателя. Китайские исследователи раскритиковали американскую архитектуру Artemis за зависимость от одного основного двигателя на ключевых этапах посадки и возвращения с поверхности Луны.

В рецензируемой работе, опубликованной в марте в журнале Chinese Space Science and Technology, авторы указали на заметное слабое место американской схемы. Основной двигатель должен вести посадочный аппарат от лунной орбиты до поверхности, а затем помогать астронавтам возвращаться обратно на орбиту. При отказе силовой установки запасной вариант не предусмотрен, поэтому поломка может сразу создать угрозу для экипажа.

Китайская команда предлагает другой подход. Проект лунного посадочного аппарата, разработанный группой национальной лаборатории в Шанхае, использует четыре двигателя с регулируемой тягой. Вместе силовые установки выдают больше 30 кН. Даже полный отказ одного двигателя не лишает аппарат возможности продолжить работу. Три оставшихся агрегата, по расчетам разработчиков, сохранят тягу, сопоставимую с главным двигателем корабля Orion.

Инженеры добавили еще один уровень защиты. Если основные двигатели перестанут работать на поверхности Луны, шесть небольших двигателей управления орбитой можно задействовать для быстрого взлета. Запасная схема усложняет аппарат, но дает экипажу дополнительный шанс уйти с поверхности при серьезной неисправности, пишет South China Morning Post.

Главный спор упирается в массу. Каждый дополнительный двигатель, трубопроводы, крепления и элементы управления делают посадочный модуль тяжелее, а лишние килограммы в лунной миссии быстро сокращают полезную нагрузку. Китайские инженеры попытались решить проблему за счет топливного бака с общей перегородкой между горючим и окислителем. В более ранних проектах лунных аппаратов компоненты топлива размещали в отдельных баках, что увеличивало вес конструкции и занимало больше места внутри корпуса.

Объединенная схема убирает часть лишних стенок и силовых элементов. По оценке авторов работы, новый бак помогает снизить массу на сотни килограммов. Композитные материалы дают дополнительную экономию. Конструкция получается более чем на 20% легче традиционных металлических баков.

Новый бак не только хранит топливо, но и работает как несущая часть посадочного аппарата. За счет такой роли топливная система становится элементом каркаса, а не отдельным тяжелым узлом. Авторы работы ссылаются на огневые испытания полной системы, где инженеры проверяли бак, двигатели и управление тягой в рабочих режимах.

Испытания показали, что четыре двигателя с регулируемой тягой можно синхронизировать достаточно точно. Разброс тяги удерживался в пределах меньше 100 ньютонов. Для лунного посадочного аппарата такая точность критична, поскольку заметный перекос сил может раскачать модуль или привести к потере устойчивости во время посадки и взлета. Эксперименты также показали, что инженеры могут контролировать давление внутри бака с общей перегородкой.

Повторить подобную систему сложно. Много двигателей требуют точного автономного управления, а бак с общей перегородкой работает с небольшим запасом по давлению и прочности. Чем больше регулируемых двигателей подключают к системе, тем труднее удерживать синхронную работу всей установки. Китайские исследователи считают, что выигрыш в отказоустойчивости оправдывает инженерную сложность в миссиях, где отказ одного двигателя может закрыть экипажу путь домой.