Россия спустя почти полвека отправила на Луну межпланетную станцию

Россия запустила к Луне межпланетную автоматическую станцию «Луна-25» — для страны это первая почти за 50 лет экспедиция к спутнику Земли. Миссия должна была состояться еще в 2015 году, но ее несколько раз переносили.

Запуск прошел с космодрома Восточный в Амурской области. Ракета-носитель «Союз-2.1б» доставит разгонный блок «Фрегат» со станцией «Луна-25» на суборбитальную траекторию. Затем «Фрегат» перейдет на близкую к круговой орбиту высотой около 200 км, на которой сделает примерно полвитка вокруг Земли, после чего отправит станцию на траекторию перелета к Луне. С момента запуска ракеты до отделения «Луны-25» пройдет 1 час 20 минут.

Если все пройдет по плану, через пять суток станция выйдет на круговую околополярную орбиту Луны высотой 100 км, где проведет еще от трех до семи суток для выбора оптимального места посадки в районе Южного полюса.

Далее будет сформирована эллиптическая посадочная орбита с минимальной высотой 18 км. Затем станция совершит посадку в районе Южного полюса Луны. Она запланирована с 21 по 24 августа. После прилунения аппарат проработает на спутнике год.

Прошлая миссия — советская автоматическая станция «Луна-24» — была запущена в 1976 году. Она доставила на Землю 170 г лунного грунта. После его изучения ученые предположили, что в лунном грунте может содержаться вода в концентрации 0,1% по массе.

Почему именно Южный полюс

«Луна-25» приземлится на Южном полюсе спутника Земли. Основной район находится к северу от кратера Богуславский. Есть еще два резервных: первый — к югу от кратера Манцини, второй — к югу от кратера Пентланд-А.

Космические державы последние несколько лет соревнуются между собой в том, кто первым совершит мягкую посадку в полярном регионе Луны: ранее все прилунялись только в приэкваториальной зоне, более удобной с точки зрения подлетной траектории. За статус первого прилунившегося на Южном полюсе аппарата «Луна-25» поборется с индийской автоматической межпланетной станцией «Чандраян-3», которая сейчас также летит к спутнику. Посадка этого модуля с луноходом запланирована на 23—24 августа.

«С точки зрения науки самая важная задача, если говорить упрощенно, — сесть туда, куда никто не садился. Сейчас все целятся на полярные области, этот район интригует всех в научном сообществе. В грунте района посадки “Луны-25” есть признаки льда, это видно по данным с орбиты. В экваториальных областях, куда садились ранее, этого нет», — отмечает профессор РАН, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией нейтронной и гамма-спектроскопии отдела ядерной планетологии ИКИ РАН Максим Литвак.

Южный полюс, с одной стороны, хорош тем, что там есть вечно затемненные кратеры с запасами водяного льда, а с другой стороны, эти области постоянно освещаются Солнцем, то есть там можно разместить солнечные батареи, поясняет исполнительный директор по перспективным программам и науке «Роскосмоса» Александр Блошенко. По его словам, полюс на Луне можно сравнить с «природным холодильником», в котором сотни миллионов лет накапливались и сохранялись слои инея всех космических летучих веществ, когда-либо попадавших на спутник. «Это исключительно интересное место для исследований, так как именно здесь могут храниться следы более ранних периодов развития Солнечной системы», — говорит Блошенко.

Станция состоит из двух основных частей — нижней и верхней. Нижняя — это посадочная платформа, верхняя — негерметичный приборный контейнер, который содержит научную аппаратуру, радиаторы системы обеспечения теплового режима, электронику, панели солнечных батарей, радиоизотопный источник тепла и энергии, антенны и камеры. Камер в общей сложности восемь. Две — внизу аппарата, данные с них используют при создании системы высокоточной посадки для следующих миссий, после посадки эти камеры перестанут работать. Еще четыре панорамные камеры — на разных сторонах аппарата. Плюс есть стереокамеры, которые будут наблюдать за работой лунного манипуляторного комплекса. Это полутораметровая механическая рука с ковшом, благодаря которой ученые смогут перекапывать лунную поверхность и брать пробы с разной глубины.

Станция весит 1,8 т, комплекс научной аппаратуры — 31 кг. Как отмечает Блошенко, «все практически отечественное». Научную аппаратуру разработал Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН). Управлять оборудованием «Луны-25» будут с Земли.

В миссии поставлены как научные, так и более практические задачи. Первые связаны с разработкой проблем происхождения и эволюции Луны, вторые — с возможностью освоения Луны в будущем.

Главная задача экспедиции — отработать технологию мягкой посадки возле Южного полюса, чтобы создать задел для будущих миссий.

Этим займется орбитальная часть автоматического зонда. Как отмечали в «Роскосмосе», критическую важность мягкой посадки уже показал опыт других стран: в апреле при посадке на Луну разбился японский лунный модуль Hakuto-R, на борту которого находился луноход ОАЭ Rashid, а в 2019-м при ударе о лунную поверхность потерпел крушение и индийский аппарат «Чандраян-2».

Сам же посадочный аппарат «Луны-25» будет исследовать поверхность в районе Южного полюса, в том числе с помощью криогенного бурения. В этом случае основная задача — поиск воды. Если ее найдут, это освободит космические миссии от необходимости доставлять воду с Земли, а в перспективе она может понадобиться в качестве сырья для создания ракетного топлива (с помощью тока воду можно расщепить на кислород и водород). Так, по словам Блошенко, стоимость доставки литра воды с Земли может начинаться с $500 тыс. (48,8 млн руб. по текущему курсу), а одна из зарубежных компаний по космической робототехнике на данный момент предлагает странам и компаниям доставку 1 кг полезного груза на Луну за $1,2 млн (около 117,1 млн руб.).

С другой стороны, вода на Луне (если ее найдут) — сама по себе объект научных исследований. Она заносится кометами, а они являются переносчиками вещества и органических молекул во Вселенной. «Когда узнаем состав воды, вполне вероятно, нам откроется что-то новое и про историю Луны, и про фундаментальные законы Вселенной», — отмечает Блошенко.

Кроме того, приборы «Луны-25» изучат пылевые и микрометеоритные условия, а также радиационную обстановку полярной Луны. Дело в том, что лунные условия могут быть опасны для человека: угроза не только в отсутствии атмосферы и в малой гравитации, но и в космической радиации и лунной пыли, свойства которой резко отличаются от свойств земной. «Это мельчайшие острые частички, которые очень хорошо электризуются. И очень хорошо налипают на любые движущиеся части. Так что потенциально — это одна из приличных проблем для будущих миссий. И автоматических луноходов, и тем более пилотируемых программ. От лунной пыли надо как-то избавляться, когда будем в гермообъемы заходить», — говорит Блошенко.

В свою очередь, научный руководитель ИКИ РАН и научный руководитель первого этапа российской лунной программы академик РАН Лев Зеленый добавляет, что среди причин ажиотажа вокруг спутника есть еще и «возможная добыча лунных ресурсов, в первую очередь редкоземельных металлов». Редкоземельные металлы — группа из 17 элементов. Свое название они получили из-за небольшой массовой доли в структуре земной коры по сравнению с другими элементами. Это важные компоненты промышленности, которые используются в электронике, магнитах, лазерах, светодиодах, оптических кабелях и других устройствах, а также при переработке нефти, которая требует цериевых и лантановых катализаторов.

С ним согласен и директор Астрономической обсерватории им. В. П. Энгельгардта, профессор кафедры вычислительной физики Института физики Казанского федерального университета Юрий Нефедьев. По его словам, только с 2014 по 2021 год на Луну упало более 220 новых небесных тел. Один из упавших на спутник астероидов — 1986 DA, по оценкам 2013 года, может содержать полезные ресурсы более чем на $80 трлн, говорит Нефедьев. «Разумеется, ближайшие лунные миссии разных стран ориентированы именно на разведку полезных ресурсов. И даже места для посадки на поверхность Луны планируются рядом с возможными местами падения таких астероидов», — подчеркивает он.

Запуск «Луны-25» — это часть первого этапа российской лунной программы. Ее утвердили в 2018 году, а всего она состоит из трех этапов: «Вылазка», «Форпост» и «База».

Первый этап предполагает создание базового модуля окололунной станции, испытание перспективного пилотируемого корабля «Орел» и беспилотные облеты на нем Луны. В это время планируется исследовать спутник станциями серии «Луна»: в ближайшие десять лет запланированы еще три миссии. Запуск «Луны-26» намечен на 2027 год. Это орбитальный аппарат для дистанционных исследований Луны, который также будет ретранслятором сигнала со следующей «Луны-27» — более сложной посадочной станции с бурильной установкой. Затем планируется отправить «Луну-28» — прообраз лунного взлетно-посадочного комплекса. Миссия будет с возвратом грунта, причем с сохранением в нем летучих компонентов и водяного льда. Кроме того, на этапе «Вылазка» планируется начать строительство сверхтяжелой ракеты «Енисей» для пилотируемых полетов к Луне на втором этапе.

Во время второго этапа должны быть отработаны средства доступа на поверхность спутника и должна произойти высадка космонавтов на две недели для создания и размещения первых элементов базы. Он рассчитан на 2025−2035 годы.

К третьему этапу должны быть достроены полноценная посещаемая база на Луне и две обсерватории. В период 2036—2040 годов на окололунной орбите планируется развернуть навигационные аппараты для прокладки маршрутов работающей на поверхности техники.

У каких еще стран есть лунная программа

О возобновлении российской лунной программы президент Владимир Путин объявил в этом году в День космонавтики — 12 апреля.

Лунная программа есть и у других стран: США, Китая, Индии.

В США это программа Artemis. В ее рамках NASA намерено создать постоянно обитаемое поселение на Луне и таким образом заложить фундамент для освоения Марса.

На первом этапе планируется выполнить полеты без экипажа и с ним вокруг Луны, а затем высадить астронавтов на спутник. На втором — наладить регулярные полеты на Луну и создать лунную инфраструктуру. После 2028 года планируется начать строительство окололунной базы Lunar Gateway, где астронавты смогут посменно находиться в течение 15 лет.

Миссии будут запускать с помощью сверхтяжелой ракеты-носителя SLS, которую разработала компания Boeing. Она будет выводить на лунную орбиту корабль Orion. Первый беспилотный запуск с миссией прошел 16 ноября 2022 года. Пилотируемый запуск был намечен на сентябрь 2023 года, затем его несколько раз переносили и теперь он запланирован на ноябрь 2024 года.

К лунной программе США присоединились ряд стран, в том числе Австралия, Великобритания, Япония, ОАЭ, Бразилия, Франция и другие.

В последние годы амбиции Китая в космосе существенно выросли. Страна отправила зонды серии «Чанъэ» на Луну, а в конце 2022-го достроила собственную космическую станцию «Тяньгун» («Небесный дворец»).

К 2028 году Пекин намерен построить на спутнике роботизированную базу, а к 2030-му — высадить туда человека. В ходе миссии два космонавта будут управлять луноходом для проведения научно-исследовательских работ.

Помимо этого, в марте 2021 года Китай и Россия договорились о сотрудничестве в создании лунной станции. Ее планируют развернуть к 2035 году. Программа состоит из двух этапов. С 2021 по 2025 год планируется провести разведку районов, в это время запустят три российские и три китайские автоматические станции. После начнется строительство. Для этого на Луну отправят автоматические станции «Луна-28» и «Чанъэ-8», после чего по плану при помощи трех российских и трех китайских ракет будет развернута инфраструктура. Затем начнется полноценная эксплуатация станции.

Индийское космическое агентство 5 августа сообщило, что вывело автоматическую космическую станцию «Чандраян-3» на орбиту Луны. Она займется исследованием Южного полюса. Посадка запланирована на 23—24 августа.

Посадочный модуль «Викрам» весом около 1,5 т несет на борту лунный ровер «Прагьян» (в переводе с санскрита — «мудрость»), который весит 26 кг. Если посадка пройдет успешно, аппарат займется исследованием грунта и кратеров, а также следов тектонической активности и будет отправлять на Землю полученные данные и снимки Луны.

Прошлая миссия, «Чандраян-2», также включавшая орбитальный и посадочный модули и лунный ровер, была запущена в 2019 году. Она оказалась успешной только наполовину. Во время заключительного этапа торможения произошел сбой, аппарат отклонился от намеченной траектории, совершил жесткую посадку и вышел из строя. Однако орбитальный модуль по-прежнему вращается вокруг Луны и изучает спутник.

Следующую после «Чандраян-3» миссию Индия запланировала провести вместе с Японией. Официального проекта пока нет, только концепция. Ожидается, что в 2026—2028 годах страны отправят на спутник луноход и посадочный модуль для исследования Южного полюса Луны.