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.
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.
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
«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.
Из чего состоит станция
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.
Что будет делать станция
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.
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.
Что будет дальше
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.
Американская «Артемида»
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.
Китай
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.
Индия
Индийское космическое агентство 5 августа сообщило, что вывело автоматическую космическую станцию «Чандраян-3» на орбиту Луны. Она займется исследованием Южного полюса. Посадка запланирована на
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.
