Date post: | 27-Dec-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | shanon-long |
View: | 219 times |
Download: | 0 times |
Lunar Program of Russiafor 2011 – 2020 and 2020-2025
Potential cooperation
L.M.Zelenyi, I.G.Mitrofanov , A.Petrukovich
Bruno GARDINI IKI Lander and Orbiter teams
NPOL TEAM
Institute for Space Research, Moscow, Russia
ИСТОРИЯ
The Soviet Lunar program achieved
a number of notable lunar "firsts": first probe to impact the Moon
first flyby and image of the lunar farside
first soft landing
first lunar orbiter
first circumlunar probe to return to Earth
first automatic return of lunar samples
first lunar rover
The two successful series of Soviet probes were
the Luna (24 lunar missions)
and the Zond (5 lunar missions).
Lunar flyby missions Zond 3, 5, 6, 7, 8 were test flights for manned mission.
The Zond 5, 6, 7, 8 missions circled the Moon and returned to Earth where they were recovered.
Map of the reverse side of the Moon
Luna 24
Luna 16, 20, 24
СОВЕТСКИЕ И АМЕРИКАНСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ЛУНЫ (60-ые-70-ые годы)
Main Goals of the Program:
1. To study physical conditions on Lunar Poles
2. To study global processes in lunar exosphere and interaction with interplanetary plasma
3. To study lunar volatiles in situ and in Earth laboratories
4. To study opportunities for utilization of lunar resources
5. To perform technological experiments for future lunar exploration
Projects of the Russian Lunar Program
Projects Concept of the mission
Scientific investigations Implications for lunar exploration
Luna Glob Lander
2015
Small Lander on the TBD pole
Analysis of lunar regolith and local exosphere, testing volatiles from <50 cm subsurface
Re-development of lunar landing system, communication system, long-time operations
Luna Glob Orbiter
2016
Orbiter at 100 km polar circular orbit
Global mapping of lunar surface, measurements of exosphere and plasma around Moon
Reconnaissance of landing sites for lunar exploration, long-time orbital operations, global mapping
Luna Resource
2017
(cooperation with India)
Large Lander on the south pole
Analysis of lunar regolith and local exosphere, testing volatiles from >2 meters cm subsurface
CRIOGENIC DRILLING
Testing of Drilling system for cryogenic sampling;
Joint operations of Rover with Lander
Luna
Resource – 2
> 2020
Lunokhod
(Large Long Distance Moon Rover)
Studies of lunar surface at distance of about 30 km, cryogenic sampling of subsurface soil with volatiles
Mobility on the Moon surface, long duration mission with solar and radioisotopic power, cryigenic cashing of samples
Polar Moon Sample Return
> 2019
Lander with return rocket
Cryogenic delivery of samples to the Earth
Surface operations of Lunokhod with Lander, re-development of return flight system Moon-Earth
В ходе работ по проекту "Луна-Глоб" была выявлена невозможность одновременного запуска орбитального и посадочного модулей на РН "Союз-2" и необходимость перехода на двухпусковую схему или РН тяжелого класса (Решение Совета РАН по космосу №10310-14 от 17.11.2011 г.).
В связи с недостаточным уровнем летной квалификации индийской РН "GSLV Mk.2" целесообразен переход к раздельной схеме запуска российского ("Луна-Ресурс") и индийского ("Чандраян-2") модулей национальными средствами выведения.
В целях отработки ключевых технологий мягкой посадки предлагается осуществить в рамках проекта "Луна-Глоб" демонстрационную посадочную миссию с сокращенным составом полезной нагрузки.
Посадочная миссия "Луна-Ресурс" будет реализовываться с учетом результатов выполнения демонстрационного полета ПА "Луна-Глоб". При этом предполагается расширение возможностей базовой платформы как в части увеличения массы полезной нагрузки, так и поэтапного наращивания ее функциональных возможностей.
Луна-ГлобСоюз-2/Фрегат
Луна-Глоб/1
Союз-2/Фрегат
Союз-2/Фрегат
Луна-Ресурс/Чандраян-2Союз-2/Фрегат
GSLV-2
GSLV-2(PSLV)
Чандраян-2
Луна-Ресурс
Луна-Глоб/2
КОРРЕКТИРОВКАПРОЕКТОВ "ЛУНА-ГЛОБ" И "ЛУНА-РЕСУРС"
Предпосылки корректировки
КОРРЕКТИРОВКАПРОЕКТОВ "ЛУНА-ГЛОБ" И "ЛУНА-РЕСУРС"
Стратегия отработки ключевых технических решений
Год запуска
2015 2016 2017 2019
Проект Луна-Глоб/1 (Луна-25) Луна-Глоб/2 (Луна-26) Луна-Ресурс (Луна-27) Луна-Грунт (Луна-28)
Тип миссии Посадочная Орбитальная Посадочная Посадочная
Конфигурация аппарата
Ракета-носитель Союз-2.1а Союз-2.1а Союз-2.1б Протон
Схема посадки Прямая - Прямая/Адаптивная
Адаптивная на радиомаяк
Отрабатываемые технологии
Базовые технологии мягкой посадки -
Посадочный LIDAR, модернизированная ДУ,
радиомаяк
Взлетная ракета, сбрасываемые баки,
посадка на радиомаяк
Масса КА, кг 1 450 2 100 2 200 3 000
Полезная нагрузка
Стационарная научная станция
Комплекс научной аппаратуры ОА
Стационарная научная станция, глубинное ГЗУ,
индийский роверВзлетная ракета,
глубинное ГЗУ
Масса ПН, кг 30 160 200 400
- заимствованная система - дорабатываемая система - вновь разрабатываемая система
L-G-О,>2015
L-R,2014
L-G-L,2015
Single string of development
Today
L-R,2017
L-G-L,2015
Single Launch (RF)
Single launch (India)
Launch (RF)
L-G-O,2016 Launch (RF)
Launch (RF)
Radiator
Main Science Deck
Solar array
Additional Science Deck
RITEG
RIT-1
Robotic Arm
Landers structure
RIT-2
LUNA-Glob 2015
Mini Rover (India)
Drilling system
LUNA-Resource 2017
Instrument Measurements/Operations Mass (kg)
Accom-modation Organization
Radio-Beacon Radio signal with very high stability 1,7 Main_SD IKI
TVRPM (TV for R-Arm) TV imaging of nearest area and objects (for Robotic arm aiming too) 0,5 R_Arm IKI
LIS IR spectrometry of minerals 1,0 R_Arm IKI
Analytic complex Chromatographic and mass spectroscopy analysis of volatiles content and chemical composition 10,4 Main_SD IKI+U of Bern
LASMA Laser mass-spectrometer 2,8 Main_SD IKI+Uof Bern
TV-Spectrometer UV and optical imaging of minerals with UV excitation 0,5 Main_SD IKI
ADRON Active neutron and gamma-ray analysis of regolith composition 6,7 Add_SD IKI
RAT Radio measurements of temperature of subsurface regolith 0,5 Add_SD IKI
PML Measurements of dust and micrometeotits 1,5 Add_SD IKI
SEISMO Measurements of seismic activity 1,0 Main_SD IFZ
ARIES (L-R only) Measurements of plasma and neutrals 2,2 Main_SD IKI
TERMO (L-G only) Direct measurements of thermal properties of regolith 2,0 Main_SD GEOKHI
LINA (L-G only) Measurements of plasma and neutrals 4,6 Main_SD IKI+ISP (Sw)
TV for panorama
TV for stereo
TV imaging of panoramas and area near Lander (rover and Robotic arm) 2 Main_SD IKI
Retro Reflector Moon libration and ranging experiment 1 Main_SD NPO SPP
Science payload of Landers 15/17
НПО им ЛАВОЧКИНА
ЛУНА-ГЛОБ
Slide - 20
European Lunar SymposiumBerlin, April 19 – 20, 2012
ЛУНА _ГЛОБОРБИТАЛЬНЫЙ
АППАРАТ
LUNA-GLOB ORBITER
first stable orbit ~100-150 km
final operation orbit ~500 km
working orbit~50 km
under consideration
LUNA-GLOB ORBITAL SCIENCE
Moon surface science
Topography
Subsurface structure
Hydrogen rich regions
Chemical composition
Moon gravity field
Circumlunar science
Exosphere
Solar wind – moon interaction
Lunar magnetic anomalies
Micrometeors
Other science
Solar wind and magnetotail dynamics
Ultra-high energy cosmic rays
UV imaging of heliosphere
LUNA-GLOB EXPERIMENTS
LGNS neutron and gamma ray IKI RAN
LEVUS UV exosphere 30-150 nm France/Japan/IKI
LUMIS IR mapping 1-16 mkm IKI
LSTK stereo camera IKI
RLK-L radar 20 and 200 MHz IRE
LPMS-LG magnetometer IKI RAN
LEMI electromagnetic waves Ukraine/Czech/IKI
BMSW-LG solar wind Czech/IKI
ASPECT-L energetic particles 20-1000 keV Slovakia/IKI
LINA ions and neutral spectrometer IKI/Sweden
PKD radio receiver IKI
LORD ultra-high energy cosmic rays FIAN
METEOR-L circumlunar dust GeoKhi
SSRNI2 data management system IKI
Астрофизический эксперимент по исследованию частиц сверхвысоких энергий (ЛОРД) ФИАН-СКБ
ИРЭНаучная задача: природа космических лучей
сверхвысоких энергий (>1019 эВ)
SUPER HIGH ENERGY COSMIC RAYS _ GZK LIMIT DUE TO SCATTERING AT MICROWAVE RADIATION
приём радиосигналов от каскадов, инициированных космическими лучами и нейтрино в поверхностном слое и недрах Луны.
LORD
LAST WEEK::
PRIORITARI ZION OF INSTRUMENTS FOR PRECURSOR 2015 LUNA GLOB LANDER
LUNA RESOURCE FULL SCIENTIFIC PACKAGE == 34.5 kg
LUNA GLOB REDUCED PACKAGE == 17-19 kg
Areas of potential international cooperation
Science instruments on all Russian spacecrafts and CoIs of Russian instruments
India Rover on Luna Resource
ESA drilling system on Luna Resource
ESA Lander-1 for joint surface operations with Russian Lunokhod (short-distance radio sensing of subsurface, screening of samples, technical experiments, etc.)
ESA Lander-2 for cryogenic return of samples from Russian Lunokhod
Joint studies of samples in Earth laboratories
Joint technological experiments for lunar exploration (resource utilization, high precision landing, laser data link, etc.)
European Lunar Lander
Lunar Resource Lander
Russia’s main technology provisions:Landing of a Large Platform
High thrust propulsion
RTGs
ESA potential contributions:Drill to acquire subsurface frozen samples
Sample handling system to allow in-situ analysis
Visual Navigation Experiment and Hazard Detection and Avoidance to validate Precision Landing technology.
ESA contribution to payload of instruments.
Drill & Sample Handling on the Luna-Resource Lander
ExoMars: Drill Bread Board, Engineering models tested in Laboratory and Mars conditions-SPDS tested at low temperatures (need design adaptation)
Reloading mechanism
with samples' encapsulation
unit
Drilling deviceSample Handling device
Drill (ExoMars)
Bread Board, Engineering model tested in Laboratoryand Mars conditions
Illustration of possible joint activity at North pole
Possible landing site of Luna Glob2015
Possible landing site of Lunokhod>2020
Possible landing site for Sample Return
CryogenicSampling operations
Possible landing site of ESALander-1
Possible landing site of ESALander-2
Joint experimentsLunohod-ESA Lander-1
Landers Development Logic
Luna Sample returnLuna-Glob (lander) Luna-Resource
Landing platform with improved performanceBase landing platform
Missions Technology Development Mission Launch
Propulsion High Thrust
Rover High
Mobility
Drill (2m)
Precision Landing
1.
Luna-Glob Lander
2015 (Medium)
2.
Luna-Glob Orbiter
2016
3.
Luna-Resource Lander
2017 X (Small) X Visual Nav. HDA
Experiment
4.
Lunar Lander (ESA)
2018 X
5.
LPSR 1 Lander / Return Stage
2020 X X
6.
LPSR 2 Lander / Large Rover
2020+ X x X X
Lunar Polar Sample Return (LPSR)
Main goal is to bring back frozen samples from the Moon polar regions for analysis in Earth laboratories;
Ideally samples can be taken from Moon craters, but very low temperatures not compatible with today’s technology for Landing Platform and / or Rover design (even with use of RTGS);
Frozen samples can be obtained from subsurface
drilling (1.5 to 2 m) in illuminated areas. Alternatively samples from shadow areas may be considered;
Lunar Polar Sample Return
• LPSR is a very complex and ambitious
mission with high technology challenges
• A precursor mission to human spaceflight
and an evolution of past Russian missions
to the equatorial regions of the Moon;
• A mission of high scientific interest xxxxxx
• A main goal in the exploration of the Solar
System in the near future.LPSR Conceptual
Design
From ISS to International Lunar Station (ILS) !
Thank you!
РадиоастрономияОптическая астрономия
Астрофизические исследования
Луна как исследовательский
Полигон
Создание автоматического радиотелескопа на Луне, состоящего из отдельных приемников радиоизлучения, которые распределены по ее поверхности.
WHAT TO DO AT THE MOON ???????????
WHAT TO DO AT THE MOON ???????????
Обсерватория на Луне +++\--
• Отсутствие облаков• Отсутствие атмосферных помех и засветки• Возможность непрерывных наблюдений• Медленное перемещение звезд по небу –
возможность длительных экспозиций
Радио-телескоп на обратной стороне Луны -защита от всего радиоизлученияот Земли (основная проблеманаблюдательной радиоастрономии)
МИНУСЫ::Микрометеоритная эрозия 100/м2.годОблачка мелкой левитирующей пылиСуточные перепады температуры 100-400 К
МетодикаНейтроны альбедо из каскадов в лунном грунте
Гамма-кванты альбедо из каскадов в лунном грунте
Альбедо радиоизлучения каскадов из каскадов в лунном грунте
-400 -200 0 200 400
-400
-200
0
200
400
Proton 500 TeV
X cm
Y c
m
0
43,75
87,50
131,3
175,0
218,8
262,5
306,3
350,0
Neutrons emissions from 500 TeV protons of GCR
Изучение природы космических лучей
с помощью детекторов, расположенных
на поверхности Луны
LAO_ LUNAR ASTROPHYSICAL OBSERVATORY
Вторичныеγ-кванты
Вторичныенейтроны
Приемные антенны вторичного радиоизлучения
Реголит
Детектор заряда
Детектор вторичных нейтронов и γ-квантов
Detection of high-energy particle by counting neutrons generated in interactions of secondary hadrons in Lunar regolith ground
Examples of neutron diffusion from the generation point
Neutron detector
Charge detector
Secondaryneutrons
Свинец/Вольфрам 1÷2 λСцинтиллятор
Глубина расположения регистрирующей аппаратуры 10-20 гр/см^2, т.е. ~100-200 кг/м ^2
При общей массе установки ~10 тонн
достижимо значение геометрического фактора 150-300 м ^2 ср