ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ПЕНЕТРАТОРА ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ В ЛУННЫЙ ГРУНТ

© В.А.Заговорчев, В.В.Родченко, Э.Р.Садретдинова
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2014 г.

Для исследования внутренней структуры Луны и решения целого ряда научных задач, связанных с образованием скважин в лунном грунте, а также доставкой научной аппаратуры, располагаемой в приборном отсеке (ПО), в заданную область грунтового пространства и (или) возвращением ее на поверхность грунта, предполагается использовать реактивные пенетраторы, представляющие собой устройства, снабженные ракетными двигателями, способные двигаться в грунтах с высокими скоростями и обеспечивать существенное снижение перегрузок, действующих на ПО.

В качестве силовой установки для пенетраторов может оказаться целесообразно применять ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ), поскольку он имеет наивысший показатель среди всех других тепловых машин по запасу энергии на единицу объема и по удельной лобовой мощности. Кроме этого РДТТ способен даже при постоянной поверхности горения заряда обеспечить требуемый рациональный режим изменения тяговых характеристик.

Важными достоинствами реактивных пенетраторов являются также их способность двигаться в реголите под любым углом к горизонту, простота конструкции и эксплуатации. Эти достоинства позволяют реактивным пенетраторам выполнять также работы, которые другими аппаратами для движения в лунном грунте производить затруднительно.

Указанные выше области применения и достоинства реактивных пенетраторов показывают их перспективность и целесообразность внедрения в практическую космонавтику. Однако существенным препятствием на пути к этому является отсутствие каких-либо рекомендаций и методик проектирования аппаратов подобного типа.

Задача определения оптимальных проектных параметров реактивного пенетратора для движения в грунте формируется следующим образом: значения параметров пенетратора, а также условия его запуска выбираются, так чтобы он доставлял заданную полезную нагрузку на определенную глубину при минимуме энергетических затрат, определяемых суммарным импульсом топлива.

Для решения поставленной задачи привлекаются уравнения, описывающие движение пенетратора, массовые, прочностные, энергетические и другие зависимости, устанавливающие связь между выбираемыми параметрами и глубиной проникания.