«Луна-25»: какая миссия предстоит лунному космическому зонду, который будет запущен в России впервые за 47 лет
Станцию создали в НПО имени Лавочкина. Важно подчеркнуть, что в ее конструкции используется только российская элементная база и последние достижения в области космического приборостроения. Главная задача миссии — отработка технологий мягкой посадки в околополярной области и проведение контактных исследований Южного полюса Луны.
По словам специалистов, именно посадка — критично важный этап лунной миссии. Причем впервые в истории космонавтики она будет проводиться в сложных полярных условиях. Отметим, что первые посадочные аппараты 1950-1970 годов, автоматические и пилотируемые, созданные советскими и американскими специалистами, садились и изучали Луну вблизи экватора и в умеренных широтах. Однако, дистанционные исследования нашего спутника показали, что условия окололунных полюсов значительно отличаются от тех, что были выявлены в изученных ранее районах. Основное отличие — полярный реголит (верхний слой грунта) имеет высокое содержание летучих соединений, прежде всего воды. Поэтому полярные области представляют интерес для создания постоянной лунной станции, в том числе обитаемой. Замерзшая в реголите вода освободит будущих космонавтов от необходимости доставлять ее с Земли. Также она понадобится для добычи кислорода, а в более удаленной перспективе — и водородного горючего.
При отработке технологии мягкой посадки российские ученые тщательно оценивали, где конкретно должно быть ее место. Всего анализировались девять точек. Принимались во внимание четыре аспекта: где наибольшая концентрация воды, какие технические ограничения, как получать информацию, а также наличие более-менее ровной площадки. Важность этой миссии трудно переоценить. Станция «Луна-25» положит начало российской программе исследования спутника Земли автоматическими средствами. Это первый лунный космический зонд, который будет запущен в нашей стране с 1976 года. Перелет до Луны составит от 4,5 до 5,5 суток в зависимости от конкретной даты пуска. Само название станции подчеркивает преемственность по отношению к советской серии исследований Луны, завершенной почти 50 лет назад.
На космодроме Восточный станция пройдет предполетную подготовку, заключительные наземные испытания и стыковку с разгонным блоком «Фрегат», который также разработан и изготавливается НПО имени Лавочкина. Запуск станции «Луна-25» планируется в августе 2023 года.
Штурм продолжается: что индийский луноход будет искать у южного полюса Луны
14 июля к Луне отправился индийский космический аппарат «Чандраян-3» (слово «чандраян» на санскрите означает «лунный корабль»). Это вторая за пять лет попытка Дели осуществить мягкую посадку на Селену. Успех введет Индию в узкий круг держав, чьи аппараты работали на лунной поверхности (пока это только СССР, США и Китай). Посадка в полярном регионе, где еще не бывали исследовательские зонды, очень порадует и ученых. Но ее успех совершенно не гарантирован.
Лунный корабль
«Чандраян-3» был запущен индийской ракетой-носителем LVM-3 с космодрома имени Сатиша Дхавана в Бенгальском заливе. Зонд массой 3900 кг и стоимостью $73 млн состоит из орбитального и посадочного модуля. Главная задача орбитального модуля — долететь до Луны. Там он выйдет на окололунную орбиту, сбросит посадочный модуль и будет работать как спутник связи для него. Впрочем, на борту орбитального зонда все же есть один научный прибор. Он проанализирует солнечный свет, отраженный Землей. Астрономы надеются, что эти данные помогут в поиске обитаемых планет во Вселенной.
Посадочный модуль имеет массу 1726 кг (не считая массы лунохода) и несет на борту четыре научных прибора. Устройство RAMBHA будет изучать заряженные частицы (ионы и электроны), проносящиеся в вакууме у поверхности Луны. Инструмент ChaSTE измерит температуру и теплопроводность грунта. Сейсмограф ILSA попытается зафиксировать лунотрясения. Считается, что Луна давно остыла внутри и прекратила всякую геологическую активность. Тем не менее сотрясения грунта случаются. Их вызывает падение крупных метеоритов, растрескивание постепенно сжимающейся коры и другие причины. Сейсмические волны просвечивают лунные недра, помогая уточнить внутреннее строение Луны.
Особое место занимает система зеркал LRA. Облучая эти зеркала лазерами с Земли, ученые измерят дистанцию до Селены с точностью до сантиметров и отследят сложные движения нашего спутника.
Посадочный модуль несет на себе шестиколесный луноход. Миниатюрный ровер массой 26 кг несет два научных прибора, оба — для изучения лунного грунта. Лазерный спектрометр будет превращать небольшие образцы в плазму с помощью короткого, но мощного лазерного импульса. Свечение этой плазмы позволит определить содержание основных химических элементов. Еще один инструмент будет бомбардировать образцы альфа-частицами и рентгеновскими лучами. Так можно измерить содержание нескольких элементов: кремния, кальция, магния, алюминия, калия, железа и титана. Сравнив показания двух приборов, ученые определят, из каких соединений и минералов состоит местный грунт.
Полярный исследователь
Подобные приборы отправляются на Луну далеко не в первый раз. Но все предыдущие аппараты садились в низких или умеренных широтах. Полярные области Селены изучались в основном с орбиты. Еще несколько зондов совершили запланированную жесткую посадку (попросту говоря, были разбиты о поверхность Луны) и перед крушением успели кое-что снять крупным планом. Естественно, ни в том ни в другом случае не могло быть и речи о пробах грунта, сейсмограммах или замерах на поверхности. Так что в каком-то смысле «Чандраян-3» должен открыть для науки новый регион нашего спутника.
Именно здесь, судя по наблюдениям с орбиты, в постоянно затененных кратерах скрываются залежи водяного льда. Вечная тьма и холод сохраняют нетронутыми не только запасы воды для будущих лунных баз, но и вещество, оставшееся со времен юности Солнечной системы. Остальные регионы Луны испытывают на себе все прелести смены дня и ночи при отсутствии атмосферы и невероятно долгих сутках (более 29 земных дней от восхода до восхода). На лунном экваторе грунт днем прогревается до +130 °С, а ночью остывает до -170 °С. Лишь очень прочные химические соединения могут выдерживать подобные качели в течение миллиардов лет.
Правда, «Чандраян-3» не будет спускаться в глубокие кратеры: это непосильная задача для миниатюрного лунохода. Так что он произведет только первую разведку местности. Она будет полезна и для будущих пилотируемых миссий: американская «Артемида III» в 2025 году тоже будет садиться в район южного полюса.
Посадочный модуль и ровер «Чандраяна-3» никак не защищены от тьмы и холода лунной ночи. Они получают энергию от солнечных батарей и не имеют системы обогрева. Поэтому срок их работы — один лунный день (примерно 14 земных суток). Исключение — система LRA. Это просто зеркала, они не нуждаются в особых условиях и могут прослужить много лет.
Разумеется, можно было бы снабдить аппарат радиоизотопными обогревателями, как советские и китайские луноходы. Это продлило бы работу, но сделало зонд сложнее и дороже. Несмотря на немалую научную ценность миссии, ее главная цель все же политическая: «застолбить» мягкую посадку и тем самым ввести Индию в клуб лунных держав. Учитывая немалый риск крушения, в Дели предпочли сделать аппарат подешевле.
Опасное сближение
Первая индийская лунная миссия «Чандраян-1» стартовала в 2008 году. Она прошла не совсем гладко: орбитальный зонд проработал менее года из запланированных двух лет. Посадочный модуль был рассчитан только на жесткую посадку (запланированное крушение).
Вторая попытка состоялась в 2019 году. Орбитальный модуль «Чандраяна-2» работает и сегодня, сканируя Селену внушительным арсеналом приборов. А вот посадочный модуль с первым индийским луноходом разбился при попытке мягкой посадки.
Официального документа с анализом причин аварии нет до сих пор. Руководитель Индийской организации космических исследований недавно заявил, что главную проблему создали пять посадочных двигателей. Они тормозили аппарат быстрее, чем ожидалось. Автопилот пытался выправить положение маневром на большой скорости. Но эта попытка была заблокирована программой, обязанной не допускать чересчур скоростных пируэтов. Вдобавок, когда зонд уже был у самой поверхности, выяснилось, что он слишком далеко от запланированной «посадочной площадки». Пытаясь добраться до нее, аппарат увеличил скорость. и с размаху врезался в поверхность. Все это время инженеры не только не могли вмешаться, но и не вполне понимали, что происходит: посадку на Луну невозможно контролировать с Земли в реальном времени.
В том же 2019 году потерпел крушение израильский зонд «Берешит». А совсем недавно о поверхность Селены разбился японский посадочный модуль HAKUTO-R, несший арабский луноход «Рашид». Американский наноспутник «Лунный фонарик», тоже летевший на борту HAKUTO-R, благополучно отделился, но не смог выйти на окололунную орбиту. Все это хорошо иллюстрирует, насколько сложно и рискованно идти на тесный контакт со своенравной Селеной.
Разработчики «Чандраяна-3» извлекли уроки из неудачи. Количество посадочных двигателей было уменьшено с пяти до четырех. Запланированный район посадки расширен с 500 × 500 м до 4 × 2,4 км. Инженеры удвоили количество бортовых камер, контролирующих посадку, и сделали их более надежными. Были внесены и другие улучшения, но помогут ли они — покажет только посадка, запланированная на конец августа.
К слову, в этом же августе должна стартовать российская «Луна-25». Несмотря на регулярные неудачи, лунная гонка XXI века набирает обороты.
НАСА приступило к строительству лунохода VIPER с большими фарами для охоты за льдом
НАСА начало сборку лунохода Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER). Он будет искать на Луне лёд, который будущие астронавты смогут использовать для производства ракетного топлива и получения воздуха. Запуск лунохода запланирован на ноябрь 2024 года.
Два из трёх научных инструментов VIPER уже установлены. Затем команда прикрепит солнечные батареи, четыре колеса по 50 см в диаметре и бур длиной в метр. На луноходе также будет установлен набор камер и мачта, возвышающаяся примерно на 2,5 м над землёй. Вес лунохода будет достигать около 450 кг, а одного заряда батареи должно хватать на 50 часов работы.
Луноход отправится на южный плюс Луны, в район кратера Нобиле. Он предназначен для въезда в кратеры, куда солнечный свет не проникал миллиарды лет, и где, рассчитывают учёные, есть водяной лёд. Из-за особенностей своих задач VIPER станет первым в истории НАСА ровером с фарами, указывает Энтони Колапрет, научный сотрудник миссии VIPER.
VIPER также будет эксплуатироваться иначе, чем марсоходы НАСА. Радиосигналу требуется от 5 до 20 минут, чтобы добраться от Земли до Марса, тогда как на путешествие до Луны ему необходимо всего несколько секунд. Благодаря этому учёные смогут управлять VIPER оперативнее.
НАСА объявило о миссии VIPER в 2019 году. Основой для неё стала государственная программа Resource Prospector, которую НАСА отменило в 2018 году, переключившись на коммерческий подход к исследованию Луны. В 2020 году НАСА заключило контракт с компанией Astrobotic по строительству посадочного модуля Griffin для VIPER за $200 млн. Модуль и марсоход доставит на орбиту Луны ракета SpaceX Falcon Heavy. Предполагается, что вся миссия будет стоить около $500 млн.
От советского «Лунохода» до китайского Юйту : шесть машин, припаркованных на Луне
Первым механизмом на Луне стал советский «Луноход». Его запустили в 1970 году, управляли по радио, с Земли. Эта посудина, напоминавшая чугунную ванну с антенной и на колёсах стала первым рукотворным объектом, передвигавшемся по Луне.
Вскоре после прилунения выяснилось, что камеры лунохода расположены слишком низко; из-за этого машина оказалась «близорукой» и постоянно застревала в кратерах. Спасли восемь колёс, на которых луноход преодолевал подъёмы выше заложенной в проекте высоты.
Несмотря на это, «Луноход» честно отработал и переработал свои часы. Вместо запланированных 90 дней «Луноход» проработал почти год и проехал 10,5 км. Место, где он окончательно остановился, долго было неизвестно; только в 2005 году «Луноход» обнаружился на фотографиях, сделанных орбитальным лунным аппаратом NASA.
Аполлон 15
Первым пилотируемым аппаратом на Луне стал в 1971 году лунный ровер, на котором катались астронавты Дэвид Скотт и Джим Ирвин. Через несколько минут после начала поездки Скотт начал жаловаться на качку: притяжение Луны было слишком слабо, чтобы удерживать разогнавшийся луноход, и машина подпрыгивала, отрываясь от грунта всеми колёсами сразу. Развивать максимальную скорость было тогда довольно безопасно: во-первых, маршрут был тщательно составлен с учётом всех возможных препятствий, а во-вторых, как отметил в радиопередаче на землю один из пассажиров, не было никакого встречного движения.