Философията зад американската лунна архитектура до голяма степен разчита на един-единствен високопроизводителен двигател, от който зависят ключови етапи от мисията.

По време на кацане именно този двигател изцяло контролира спускането на апарата – от напускането на лунната орбита до докосването на повърхността.

След приключване на работата на повърхността ситуацията се повтаря: същият двигател се превръща в единственото средство за връщане на астронавтите.

Липсата на резервен вариант означава, че всяка сериозна неизправност може да лиши екипажа от възможност за спасение.

Именно този риск посочват китайски изследователи в статия, публикувана в Chinese Space Science and Technology. Според авторите подобна архитектура „съдържа редица очевидни слаби места“.

За разлика от американската концепция, китайският лунен модул се проектира по схема с няколко двигателя

Апаратът, разработен от изследователски екип в лаборатория в Шанхай, е оборудван с четири двигателя с променлива тяга, които сумарно развиват над 30 килонютона.

Дори при пълен отказ на един от двигателите, останалите три са способни да осигурят тяга, съпоставима с мощността на основния двигател на американския космически кораб „Орион“.

Конструкторите са предвидили и допълнително ниво на защита

Ако основните двигатели се окажат напълно неработоспособни, на повърхността на Луната могат да бъдат задействани шест малки двигателя за орбитално маневриране.

Те са в състояние да осигурят аварийно излитане и да дадат на екипажа шанс да напусне повърхността на спътника.

Този подход повдига логичния въпрос: ако няколко двигателя осигуряват по-високо ниво на безопасност, защо тази схема не се използва масово?

Отговорът е прост – маса. Всеки допълнителен двигател увеличава теглото на космическия апарат, което намалява полезния товар и влошава ефективността на цялата система.

Китайските инженери са се опитали да решат този проблем чрез дълбока оптимизация на конструкцията. Ключов елемент е технологията на така наречения резервоар с обща преграда.

В новата пилотирана космическа система за далечния космос се използва система за подаване на гориво под налягане, в която горивото и окислителят са разделени от обща вътрешна стена.

В по-ранните проекти на спускаеми модули двата компонента на горивото са се съхранявали в напълно отделни резервоари.

Това е изисквало допълнителни конструктивни елементи, увеличавало е масата на апарата и е заемало повече вътрешен обем.

Чрез обединяването на резервоарите в единна конструкция с обща преграда инженерите са успели да премахнат значителна част от дублиращите се елементи.

Според изследователите това е позволило масата на конструкцията да бъде намалена със стотици килограми, без това да се отрази на обема на резервоарите и работните характеристики на системата.

Освободеното тегло е направило възможно използването на четири двигателя вместо един, без да се надхвърлят ограниченията за стартова маса.

Самият резервоар е изработен от композитни материали и се е оказал с над 20% по-лек от традиционните метални аналози.

Освен за съхранение на гориво, той изпълнява и друга важна функция – служи като носещ елемент на конструкцията на космическия апарат, превръщайки се на практика в част от неговата силова рама. Това допълнително повишава ефективността на цялата система по отношение на масата.

Авторите на разработката подчертават, че техните изводи не се основават само на компютърни симулации

В изследването са представени резултати от пълноценни огневи изпитания на цялата силова установка.

Те са показали, че четирите двигателя с променлива тяга могат да работят почти синхронно. Разликата в тягата между тях не е надвишавала 100 нютона – изключително висок показател за точност при подобни системи.

Тази синхронизация е от решаващо значение, тъй като дори малка асиметрия в тягата може да предизвика неконтролируемо въртене на спускаемия апарат по време на най-отговорните етапи от полета.

Експериментите са потвърдили и възможността за ефективно управление на налягането вътре в резервоарите с обща преграда. Една от най-сложните задачи при подобна архитектура.

Авторите на изследването отбелязват, че възпроизвеждането на такава система би било изключително трудно за всяка друга космическа програма.

За нейната работа е необходима високоточна автономна система за управление на налягането вътре в общия резервоар, която функционира с минимални допустими отклонения.

Не по-малко сложна задача е синхронизацията на работата на няколко двигателя с променлива тяга

С всеки нов двигател броят на взаимовръзките и управляващите параметри нараства, което многократно усложнява цялата система.

По същество китайските инженери се опитват да заменят простотата на схемата с един двигател срещу по-високо ниво на надеждност.

Доколко успешен ще се окаже този подход, ще стане ясно едва след реални полетни изпитания, но още сега той демонстрира принципно различните възгледи на Китай и НАСА за безопасността на бъдещите пилотирани мисии до Луната.