К Луне!

Не только успехи у лунных исследований. Проблемы с космическим аппаратом Lunar Trailblazer обнаружились в четверг. Предположительно, неисправность энергосистемы и как следствие перебои со связью.
 
Так написано же — в море сели. Лунное
Не судите строго эту наполовину засвеченную картинку: ее назначение было в том, чтобы визуально подтвердить, что опоры действительно на грунте и аппарат не перевернулся в процессе посадки.
 
Для понимания — это небольшой аппарат НАСА, созданный в рамках малобюджетной программы SIMPLEx. Он должен был выйти на орбиту вокруг Луны и (да, опять!) искать оттуда запасы воды в лунном грунте.

Это уже третья неудача в рамках реализации SIMPLEx: в 2021 г. связь так и не удалось установить с аппаратом Q-PACE, выведенным на околоземную орбиту, а в 2022 г. на орбиту Луны из-за проблем с двигательной установкой не смог выйти LunaH-Map. Плохо то, что все три аппарата продемонстрировали неработоспособность базовых систем функционирования, из-за чего вновь звучит мнение, что с реализацией проекта SIMPLEx что-то не то. Этот проект должен эмулировать «дешевые проекты для частников», только вместо частников — группы работников НАСА, которым дали денег на рисковый проект. Пока частники показывают больший успех (даже когда сыпятся, то обычно на более поздних этапах).
 
Тем временем, завтра в 20:32 мск ожидается еще одно прилунение: к посадке готовится аппарат IM-2 Athena компании Intuitive Machines.
Трансляция будет на сайте НАСА и на X.

Сейчас «Афина» — на круговой низкой орбите вокруг Луны. Ее задача сложнее, чем у «Синего Призрака» — будут садится в приполярный регион Луны с более сложным рельефом (область посадки — окрестности горы Мутон — отмечена на фото ниже).



 
Зачем они крутятся вокруг Луны на высокой орбите в сотню километров?
Можно ведь на орбите выше рельефа на 3 метра летать.
Атмосферы нет.
Приливные силы горы конечно есть, но за несколько витков сильно не навредят.
 
Проблема не в приливных силах, а в масконах. За несколько витков может и они не навредят, но станция же куда больше нескольких витков там крутится. А если еще и придется отложить посадку на недельку?

Да и нет смысла летать на сверхнизкой орбите. Экономии топлива от этого не будет, процесс схода с орбиты только усложнится, вероятность зацепить какую-нибудь гору на торможении увеличится.
 
Почему это не будет экономии топлива?
Удерживать вес посадочного модуля пока он опускается с 2 км или со 100 км?
Гравитационные потери меньше будут.
 
А что значит "удерживать вес"? Никто не сажает аппараты с высоты 100 км вертикально. Сначала коротким импульсом опустят периселений километров до 10-15, потом долетят до него и только там включат двигатель и будут садиться.

А гравитационные потери никуда не денутся, хоть даже с 2-х метров снижаться, тут не в высоте дело: при посадке главная задача - это погасить горизонтальную скорость, а она мгновенно не гасится, обычно лунные аппараты минут 5-10 газуют. И все это время, пока скорость уже меньше первой космической, но все еще не нулевая, аппарат будет тянуть вниз сила тяжести. Поэтому, если поверхность уже прям под ногами, придется часть тяги тратить не на то, чтобы сбрасывать горизонтальную скорость, а на то, чтобы не давать появиться вертикальной, держа ненулевой тангаж. Причем чем меньше скорость, тем больше тангаж будет. Профиль посадки со снижением с большей высоты тут даже более удобен, чем такая посадка "блинчиком" - больше времени аппарат газует против направления движения, а не под углом.
 
Я так интуитивно понимаю, что гравитационные потери зависят от тяги двигателей и создаваемой ими перегрузки. Чем меньше время, в которое аппарат борется с тяготением, тем лучше. Гасить горизонтальную составляющую скорости можно долго, а вот возникающую при этом вертикальную составляющую желательно гасить быстро. И тут всё упирается в возможности двигателей создать перегрузку и способность аппаратуры эту перегрузку выдержать.
 
Одно связано с другим: чем дольше гасим горизонтальную скорость, тем дольше нужно поддерживать аппарат на лету, тем больше топлива тратим на это. А чем мощнее двигатель, тем быстрее погасим скорость. Да, с точки зрения потерь теоретический предел эффективности - это точечные импульсы, происходящие за нулевое время под действием бесконечной тяги, но повышение тяги тоже даром не дается. Больший вес двигателя, больший размер, да и цена тоже. Ищут баланс, как всегда.
 
В общем да, похоже что миссия неудалась. Проблемы с электроэнергией вызваны нарушением ориентации космического аппарата. Из-за этого не смогли скорректировать орбиту. Команда управления не смотря на это работает круглые сутки, ищут решение проблемы.