Luna - tipologie di missione e idea per lander

Altro topic "per parlare" e buttare giù qualche idea da sviluppare mooolto più avanti (una volta finito tutto il lavoro che abbiamo in ballo con Antares - Eridanus e stazione Gaia ecc. ecc.)

Le missioni lunari si possono effettuare fondamentalmente in quattro modi diversi:

Ascesa diretta
E' il tipo di missione di cui si occupa FedeX col suo Apollo Direct Ascent
E' una tipologia ormai superata, nella quale una sola navicella viene lanciata, effettua tutte le manovre, atterra, riparte e rientra. Lo svantaggio è che richiede un razzo molto potente rispetto al carico utile che può portare sulla Luna.

Rendez-Vous in orbita lunare - lancio singolo
E' lo schema di missione Apollo classico: un solo lancio e navicella divisa un due parti, una rimane in orbita e l'altra effettua l'allunaggio.

Rendez-Vous in orbita terrestre
Lo schema di missione Constellation: due lanci, uno per l'equipaggio e l'altro per il carico utile. Rendez-vous e TLI ad opera dell'upper stage del vettore cargo. Vantaggi: più carico utile; svantaggi: missione più complessa per via del doppio lancio.

Rendez-Vous in orbita lunare - doppio lancio
E' il tipo di missione con le maggiori potenzialità di carico utile: due lanci indipendenti, uno per l'equipaggio e l'altro per il carico. Due TLI e LOI indipendenti e rendez-vous direttamente attorno alla Luna. Vantaggi: massimo carico utile; svantaggi: missione più complessa e costosa perché servono due lanci di vettori con capacità translunare.

Secondo me è quest'ultima la missione da preparare quando avremo tempo e voglia di dare un lander al nostro progetto Antares. Voi che ne dite?

Per quanto riguarda il lander, bocciata l'idea di lander "orizzontale" io lo vedrei ispirato a quello di 2001:

Grande Andrew, praticamente mi hai letto nel pensiero per questo topic!
Io escluderei la 2 e la 3.. la 4 mi piace, ma avendo a disposizione il Quasar possiamo anche non escludere a priori l'ascesa diretta.. magari per massimizzare il carico utile sulla Luna possiamo pensare ad una variante, e cioè un modulo di ascesa stile apollo, che abbia solo il delta V necessario a distaccarsi ed immettersi in orbita lunare bassa (1600 m/s) e mandare con un secondo lancio un vettore di modeste dimensioni (bisognerebbe fare i calcoli per decidere quale, sicuramente uno Jarvis) che spedisca verso la Luna una sorta di Moon Departure Stage, che riporti a casa i ragazzi..

Io sono disponibile per qualsiasi cosa!
In ogni caso, sono d'accordo per la quattro, anche se è abbastanza complessa. Meno male che in Orbiter non si spende nulla
Comunque bisognerebbe dotare il lander anche del DeltaV necessario per la LOI, oltre che DOI e PDI, giusto?

Ho paura che se ne parlerà tra un bel po', Fede Comunque sicuramente ognuno farà la sua parte! Comunque si, sicuramente il lander (in quel tipo di missione) deve poter fare la LOI autonomamente. Del resto anche in Constellation la LOI sarebbe stata effettuata col motore del lander (a differenza delle missioni Apollo che come sappiamo usano il motore SPS del modulo di comando e servizio).

Andrew ha scritto:

Del resto anche in Constellation la LOI sarebbe stata effettuata col motore del lander

Certo, lo sapevo, ma io non ho mai capito perchè fanno questo? Orion non ha abbastanza DeltaV per fare anche la LOI?

Fausto ha scritto:

Grande Andrew, praticamente mi hai letto nel pensiero per questo topic!
Io escluderei la 2 e la 3.. la 4 mi piace, ma avendo a disposizione il Quasar possiamo anche non escludere a priori l'ascesa diretta.. magari per massimizzare il carico utile sulla Luna possiamo pensare ad una variante, e cioè un modulo di ascesa stile apollo, che abbia solo il delta V necessario a distaccarsi ed immettersi in orbita lunare bassa (1600 m/s) e mandare con un secondo lancio un vettore di modeste dimensioni (bisognerebbe fare i calcoli per decidere quale, sicuramente uno Jarvis) che spedisca verso la Luna una sorta di Moon Departure Stage, che riporti a casa i ragazzi..

Il problema del Quasar è che secondo le attuali norme di sicurezza non sarebbe "manrated" visto il posizionamento laterale del payload
Certo con le sue potenzialità una ascesa diretta si può fare, e la tua soluzione è molto interessante. Però, se ho capito bene, significherebbe anche non usare Antares, che sarebbe un peccato visto il lavoro fatto (e poi è concepita proprio per il BEO).

La mia idea di missione era questa: lancio cargo col Quasar, con immissione in orbita lunare di un modulo abitativo orbitante dotato di uno o più lander (o di un unico lander abitativo grande). Poi lancio abitato dell'Antares che va a doccarsi con esso in orbita lunare. Dopo la missione l'Antares esegue la TEI e torna, lasciando in orbita lunare il modulo "esplorativo" a disposizione per un secondo equipaggio.
E' solo un'idea come un'altra... vorrei anche studiarmi lo scenario lunare di Archipeppe di FA... non mi ricordo come l'aveva concepito lui...

Perchè Orion è stato progettato per essere un mezzo versatile, da usare per le correzioni di rotta e le operazioni in orbita bassa.. tutto ciò che comporta accensioni più lunghe deve essere affidato ad altri motori!

FedeX ha scritto:

Andrew ha scritto:

Del resto anche in Constellation la LOI sarebbe stata effettuata col motore del lander

Certo, lo sapevo, ma io non ho mai capito perchè fanno questo? Orion non ha abbastanza DeltaV per fare anche la LOI?

Esattamente. Orion ha un modulo di servizio piccolo, con "solo" 1600 m/s di delta V a disposizione contro i 2800 m/s di Apollo, quindi è sufficiente solo per la TEI ma serve soprattutto per le manovre orbitali attorno alla Luna (doveva essere in grado di mettersi anche in orbita polare, cosa che Apollo non poteva fare). E comunque è una navicella un po' per tutte le stagioni, anche per missioni in orbita terrestre dove un MS stile Apollo è inutile.

Quindi visto che il lander Altair già in partenza doveva essere molto grosso (molto più di Orion) si è pensato che era più comodo sfruttarlo anche per la manovra di LOI evitando di dover dotare Orion di un modulo di servizio sproporzionato.

Chiaro

Bello anche questo scenario! Però domanda: che massa dovrebbe avere un lander abitativo? Io posso ipotizzare intorno ai 100000 kg che è più o meno il carico utile del Quasar per la TLI (anche perchè quel peso non si può superare ) Ma sarebbe realistico come peso? Bisognerebbe fare qualche ricerca su internet per vedere se sono stati fatti degli studi specifici su lander di questo tipo!

EDIT

intanto questo link può aiutarci:

http://it.wikipedia.org/wiki/Colonizzazione_della_Luna

EDIT 2 :

date un'occhiata anche a questo documento, praticamente dice tutto quello che ci serve :

http://coewww.rutgers.edu/~benaroya/publications/Ruess%20et%20al%20ASCE%20JAE.pdf

Se consideriamo il carico utile per l'orbita lunare bassa, in base ai miei calcoli e ai tuoi "coefficienti di riduzione" che mi avevi dato, il peso limite risulterebbe di circa 89.000 kg, che secondo me non è irrealistico per un lander (equivale a due lander Altair). Sulla Luna equivale a 14 tonnellate che è la massa di un caccia a decollo verticale F-35B

Ci documenteremo!

EDIT
nelle specifiche del Quasar siamo stati un po' generosi per le capacità di carico in orbita lunare: per sfizio ho fatto qualche conto più approfondito e realisticamente dovremmo avere al netto di tutto il combustibile necessario alla LOI un payload intorno ai 70.000 kg in orbita bassa lunare.

Fausto ha scritto:

EDIT 2 :

date un'occhiata anche a questo documento, praticamente dice tutto quello che ci serve :

http://coewww.rutgers.edu/~benaroya/publications/Ruess%20et%20al%20ASCE%20JAE.pdf

Caspita, qui ce n'è da leggere!

ragionando più terra-terra mi chiedevo come dovrebbe essere un ipotetico lander riusabile... penso certamente ad un solo stadio, no? La cosa però porrebbe tantissimi problemi a cominciare dai pesi per finire con la sicurezza (mancherebbe la capacità di abort-to-orbit: ricordiamo che nel LM lo stadio di ascesa fungeva anche da lancia di salvataggio in caso di malfunzione dello stadio di discesa).

[quote§="Fausto"]EDIT 2 :

date un'occhiata anche a questo documento, praticamente dice tutto quello che ci serve:

http://coewww.rutgers.edu/~benaroya/publications/Ruess%20et%20al%20ASCE%20JAE.pdf
[/quote]

Prima o poi me lo leggo! Mi torna utile anche a me.

Andrew ha scritto:

ragionando più terra-terra mi chiedevo come dovrebbe essere un ipotetico lander riusabile... penso certamente ad un solo stadio, no? La cosa però porrebbe tantissimi problemi a cominciare dai pesi per finire con la sicurezza (mancherebbe la capacità di abort-to-orbit: ricordiamo che nel LM lo stadio di ascesa fungeva anche da lancia di salvataggio in caso di malfunzione dello stadio di discesa).

Io penso che l' abort to orbit ci potrebbe essere: il lander è ad un solo stadio, il carburante e il motore principali sono nella parte inferiore, ma nella parte superiore ci sarà una riserva di carburante di emergenza (giusto per arrivare in orbita) e un altro motore. In caso di problemi, la parte inferiore si stacca e la parte superiore entra in orbita: sta poi a un' altra navicella andarla a recuperare (che sarà attaccata a una stazione spaziale che orbita intorno alla luna). Proprio come il LEM, solo che si stacca solamente in caso di Abort, quando riparte dalla superfice lunare è comunque "con le gambe". È fattibile, o ciò che ho pensato è pura fantascienza? xD Spero di essere chiaro

Un qualsiasi lander dovrebbe comunque avere un modulo di ascesa separato, cha vada a congiungersi con il modulo orbitale, e che funga anche da cockpit.. perchè avevi un'altra idea? Dobbiamo decidere se questo lander debba essere operativo per un tempo lungo ma limitato ( 12 mesi ) o possa essere proprio una sorta di base permanente.. in questo ultimo caso non so quanto convenga abbinargli un modulo di ascesa.. converrebbe a questo punto farlo allunare automaticamente e poi mandare un'altra missione con un altro lander e modulo di ascesa adatto solo al trasferimento.. ma qui il lavoro si allarga!

Un altro problema che mi viene in mente è il sito di allunaggio.. se la base deve essere permanente allora dobbiamo puntare verso il polo sud, un luogo dove una serie di pannelli solari distriibuiti a cerchio intorno al polo possano fornire energia elettrica anche durante la notte lunare..

La questione è quindi: lander permanente o lander a tempo limitato?

E poi mi è venuto in mente: non sono un problema, dopo tanti lander allunati e poi ripartiti con il modulo di ascesa, i troppi stadi di discesa lasciati sulla superfice?

si anche questo può essere un problema.. ma non il peggiore.. in fondo potrebbero in teoria essere anche spostati con dei mezzi cargo, che in una base permanente devono essere presenti!

Allora andiamo per ordine: l'idea di Fedex con lo stadio superiore "di emergenza" era venuta anche a me ed è carina! Per quanto riguarda i troppi stadi di discesa lasciati sulla superficie... beh per ora il problema dellla spazzatura lunare non si pone ancora, per fortuna! In ogni caso, se interessa, questo è un elenco degli oggetti attualmente presenti sulla luna (allunati o impattati).

@Fausto: la mia idea, che forse ho considerato con troppa leggerezza, era di un lander riusabile di volta in volta da più equipaggi (quindi lasciato in orbita dopo ogni sortita). Certo riusabile per un numero limitato di volte, ma non usa-e-getta. Per far ciò dovrebbe essere "tutto d'un pezzo" senza parti a perdere, anche se si pone il problema di come "riempire" i serbatoi di volta in volta (su marte si può produrre carburante in sito con un reattore di Sabatier, ma sulla Luna credo proprio manchi la materia prima). Quindi lasciate perdere e rientriamo su una configurazione a due stadi.

Per il sito di atterraggio: credo che zone vicino ai poli siano preferibili sia per le più basse temperature di punta, sia per la possibilità di estrarre acqua dal fondo di alcuni crateri. Questo se ipotizziamo una missione di lunga durata. In questo caso tra l'altro credo che per affrontare le lunghe notti lunari i pannelli andrebbero affiancati a un generatore nucleare a radioisotopi (come quelli montati sulle sonde spaziali dirette allo spazio esterno e anche sul rover Curiosity che verrà lanciato verso Marte).
Nel caso invece di sortite più brevi credo che si possa atterrare dovunque... basta scegliere il momento opprotuno (tipo non atterrare a "mezzogiorno" all'equatore!)

Su NASAspaceflight ci sono diverse discussioni interessantissime sull'architettura di missioni lunari... si parla insistentemente anche di sfruttare, come orbita di parcheggio, il punto lagrangiano L2 anziché la LLO, che consentirebbe un grosso risparmio in termini di delta V per gli aggiustamenti orbitali... però non ho mai provato a vedere se con Orbiter i punti lagrangiani siano usabili! Quasi quasi faccio una prova col delta glider

quasi quasi mando pure una mail al buon Archipeppe: non sono mai riuscito a vedere le sue slides di Forumastronautico sul progetto Moonlight e non mi è completamente chiara l'architettura della loro proposta... sarebbe un buon spunto...

Andrew ha scritto:

quasi quasi mando pure una mail al buon Archipeppe: non sono mai riuscito a vedere le sue slides di Forumastronautico sul progetto Moonlight e non mi è completamente chiara l'architettura della loro proposta... sarebbe un buon spunto...

Io ho un pdf scaricato da forumastronautico dove ci sono tutte le specifiche,se vuoi te lo passo,visto che lo stò progettando

se ti fa piacere si, grazie!
stai facendo il suo progetto?

Bhè lo stò abbozzando,avevo già chiesto il permesso ad archipeppe un pò di tempo fà
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=1863.0 mi piaceva l'idea del lander Eagle,comunque ancora nulla di concreto,qualche 3d di prova.

Quà il pdf
http://www.speedyshare.com/files/26168259/NASA_Moon_Exploration_Scenario_AAS_CIRA.pdf

ricevuto, grazie!
Molto interessante... gli ho dato una scorsa veloce (oggi lo studio bene).
Mi conforta vedere che anche loro avevano ipotizzato come me di usare il motore Vinci per l'earth departure stage (che loro chiamano Lunar Tug)

Io aspetto le vostre decisioni, poi se vi va bene preparerò il cockpit (o quello che mi dite di fare).

Beh, per il momento di tratta di "idee in libertà", anche perché, non dimentichiamolo, dopo Antares dovremo pubblicare lo shuttle Eridanus e, se Dio vuole, rimetterci sotto con la stazione spaziale italiana. In questa fase comunque qualsiasi "concept" è bene accetto quindi io direi che chiunque ha tempo e voglia può tirare qualche linea in Anim8or e mostrare la sua idea!

Io ho dato un'occhiata al PDF di Archipeppe e devo dire che è molto ben fatto.. per come è impostato sembra proprio una possibilità per il progetto che abbiamo in mente!

Ho però 3 perplessità:

1) L'Aries è un mezzo riutilizzabile.. come sappiamo dallo Shuttle è già una scelta rischiosa e dispendiosa in LEO, figuriamoci sulla Luna.. per noi comunque il problema non si pone perchè la capsula di rientro gà l'abbiamo!

2)Vedo che si usa un metodo di refueling tramite una stazione orbitante per permettere il riutilizzo.. non so quanto sia conveniente.. alla fine il carurante deve sempre essere trasportato e così facendo i lanci necessari dalla Terra si raddoppiano.. e non dimentichiamoci che lanciare una certa massa dalla Terra richiede più energia (e più soldi) che lanciarla dalla Luna.. a mio avviso conviene sempre un lancio unico, con un lander a "perdere" anche per gli stessi motivi dello shuttle...

3) Vedo che il Lunar Outpost (il lander abitativo) ha come fonte di energia quattro piccoli pannelli solari.. forse troppo piccoli.. anche usarli in combinazione con delle pile a combustibile alcaline (che garantirebbero energia per la notte lunare) durante la fase illuminata mi sembrano troppo scarse.. ci vogliono dei pannelli ben più massivi secondo me.. anche considerando che questi servono per alimentare il sistema di idrolisi che ricreano l'idrogeno e l'ossigeno necessari per ricaricare le pile a combustibile..