Полярник на Луне: российские ученые готовят амбициозную экспедицию

Через двести лет после антарктической экспедиции Беллинсгаузена и Лазарева российские ученые готовят новый поход в суровые края близ полюса — на этот раз лунного.

Роман Фишман

27 сентября 2020 
 

Луна уже не та, к которой летали первые зонды и астронавты. После активных исследований в 1960—1970-х годах интерес к ней заметно ослаб. Ведущие космические державы почти забросили наш естественный спутник, оставив его для нагоняющих стран. Однако даже те сравнительно редкие миссии, которые отправлялись к Луне в последние десятилетия, сильно изменили наши представления о ней. Луна внезапно снова сделалась модной.

Теневые морозильники

Экваториальные и умеренные пояса, где садились пилотируемые и автоматические аппараты, откуда были доставлены центнеры грунта и где работали луноходы, оказались далеко не самыми интересными. Обнаружилось, что главные ценности Луны скрываются в опасных, сильно изрезанных областях ближе к ее полюсам. «Луна так сориентирована относительно Солнца, что районы полюсов, начиная примерно с 65-й параллели и выше, остаются чрезвычайно холодными», — объяснил нам Игорь Митрофанов, глава отдела Ядерной планетологии Института космических исследований (ИКИ) РАН.

Солнечные лучи падают сюда под очень острыми углами и некоторых участков поверхности не достигают никогда. Склоны кратеров, валуны и скалы отбрасывают длинные непроницаемые и неисчезающие тени, которые действуют словно естественные морозильники. Летучие частицы, носящиеся в разреженной атмосфере Луны, попав в такие ледяные ловушки, оседают и замерзают, сохраняясь неопределенно долгий срок. Доставленное кометами вещество может накапливаться здесь сотнями миллионов, а возможно, и миллиардами лет, дожидаясь ученых — и колонистов.

Помимо прочего, этот грунт содержит большие количества водного льда, который может стать бесценным ресурсом для будущей обитаемой лунной базы, обеспечивая ее не только водой, но и кислородом и водородом, превосходным источником энергии. Первыми в 2009 году лунные запасы влаги нашли орбитальные аппараты — индийский Chandrayaan-1 и американский LRO, который, кстати, использовал для этого созданный в ИКИ РАН детектор нейтронов LEND. Но первая экспедиция, которая отправится прямо в эти суровые края, имеет все шансы оказаться российской.

Герои-полярники

«По меркам тех сроков, которые требуются для подготовки космических миссий, эти важные находки были сделаны не так давно, около десяти лет назад, поэтому новые полярные проекты еще не завершены, — говорит Игорь Митрофанов. — Что до времен лунной гонки, то она была прежде всего политической, а не научной, и полюса людей тогда мало интересовали. Летали туда, куда было удобней и безопасней. Лишь теперь становится очевидным, что полноценное освоение Луны начнется именно с полюсов».

Согласно планам, закрепленным в программе освоения Луны до 2040 года, именно в окрестностях южного полюса будут сосредоточены главные усилия российских ученых и конструкторов. «Луна-25» должна стать первой в череде полярных миссий: следующий аппарат проведет полный обзор спутника с орбиты и станет ретранслятором связи; «Луна-27» сядет еще на несколько шагов ближе к полюсу и проведет бурение мерзлого реголита; «Луна-28» отправит образцы местного грунта для анализа на Землю; наконец, сюда прибудет луноход — и уже в 2030-х начнется возведение базы.

Миссия Луна-25 Ракета-носитель (разгонный блок): СОЮЗ-2.1Б («Фрегат») // Масса (в т.ч. полезной нагрузки): 1540 (30) кг // Место посадки (основное): 72,90° ю.ш. и 41, 30° в.д. // Питание: пять солнечных батарей (529 Вт) // Срок активного существования: 1 год.

Пока же мы следим за судьбой «Луны-25». Как когда-то антарктический поход Беллинсгаузена и Лазарева окончательно подтвердил слухи о существовании южного континента, так и этот аппарат сможет первым напрямую прощупать южные приполярные области Луны. Уже в марте 2021 года должна быть завершена сборка космического аппарата, после чего он отправится на испытания, а осенью того же года стартует к цели. «Все работы идут по графику, — заверил нас Игорь Митрофанов, — и пока мы совершенно уверены, что запуск состоится, как назначено, первого октября».

На боку

Стоит вспомнить, что на реализацию российских лунных проектов сильно повлияла потеря космического аппарата «Фобос-Грунт», который погиб при выходе на перелетную траекторию к Марсу в 2012 году. Почти готовая миссия «Луна-Глоб» была перенесена, а затем и вовсе пересмотрена. Но если название и платформа для «Луны-25» использованы новые, то научная нагрузка в целом осталась той же, что задумывалась еще в 2011-м. Сегодня изготовление приборов завершено, и они переданы в НПО им. Лавочкина, головному производителю аппарата.

Игорь Митрофанов — доктор физико-математических наук, заведующий отделом Ядерной планетологии и Лабораторией космической гамма-спектроскопии Института космических исследований (ИКИ) РАН, заместитель научного руководителя проекта «Луна-25»: «Главное, что изменилось со времен «Фобос-Грунта», — это, пожалуй, отношение к делу. Мы сейчас работаем совершенно по‑другому, так, как работали еще основатели советской космонавтики. Все должно быть испытано и проверено, все риски должны быть рассмотрены и учтены, все потенциальные проблемы — устранены». 

Планируется, что, стартовав с Байконура, «Луна-25» за пять суток доберется до Луны и еще несколько дней будет совершать витки вокруг нее, выходя на оптимальную для посадки траекторию. С высоты 12−18 км, сориентировавшись по звездам, аппарат должен замедлиться, используя тормозной двигатель, до 1,5−3 м/с, мягко опуститься на выдвижные опоры, развернуть направленную антенну и выйти на связь. Со стороны может показаться, что зонд сел на бок.

Дело в том, что панели солнечных батарей «Луны-25» расположены не горизонтально, а по сторонам модуля, чтобы ловить низкое полярное солнце. И наоборот, отводящие лишнее тепло радиаторы находятся не сбоку, а сверху. «Энергии, как и денег, достаточно не бывает, — говорит Игорь Митрофанов. — Тем не менее ее хватит для работы всех предусмотренных научных приборов». Солнечные батареи обеспечат их в течение лунного дня (около 14,5 наших суток), а на ночь аппарат будет отключаться, следя за временем с помощью часов, получающих питание от небольшого радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГа) на 6,5 Вт.

Тени прошлого

Для посадки и работы «Луны-25» определены две области в окрестностях южного полюса. Основное место — чуть севернее кратера Богуславский, резервное (если по какой-то причине от первого придется отказаться) — близ кратера Манцини. Это еще не «крайний юг», но уже приполярная область — около 70° южной широты. Примерно там, где на Земле начинается берег Антарктиды. Ближе к полюсам территория становится более сложной для посадки, и эта задача отложена для будущих лунных миссий. Но ворота «лунной Антарктики» именно то, что нужно ученым сейчас.

«Мы уже знаем, из чего состоит лунный реголит и вблизи экватора, и на умеренных широтах, — говорит Игорь Митрофанов. — Теперь же необходимо выяснить, чем отличается полярный грунт, кроме воды. Какие еще летучие вещества найдутся в нем?» Этот интерес подпитывается не только будущими выгодами для лунной базы. Ведь кометы, вещество которых должно сохраняться в вечной мерзлоте приполярных районов, считаются чем-то вроде «капсул времени», состав которых практически не изменился с момента их образования в молодой Солнечной системе.

Не исключается, что вода, а то и сама жизнь была занесена на Землю именно кометами, и выяснить это можно, лишь изучая их состав. Недаром разработчики и США, и Европы, и Японии тратят столько усилий на отправку сложнейших и очень долгих миссий по перехвату комет и доставке их образцов на Землю. «Луна-25» может стать так любимым в России «асимметричным ответом» — одновременно и шагом в сторону освоения спутника, и сравнительно доступным способом изучить состав загадочного межпланетного вещества.