Созданные SpaceX и Blue Origin в рамках контрактов с NASA лунные посадочные модули будут использоваться для доставки оборудования на Луну в ходе реализации программы Artemis, заявило американское космическое агентство.

Концепт посадочного модуля Blue Origin. Источник изображения: Blue Origin/NASA

Обе компании разрабатывают системы для доставки астронавтов на Луну для миссий Artemis: SpaceX для миссии Artemis III, а Blue Origin — для Artemis V. В 2023 году NASA попросило обе компании разработать грузовые варианты своих посадочных модулей, способных доставлять на Луну оборудование и другие грузы общим весом от 11,8 до 15 т.

NASA сообщило, что планирует поручить SpaceX и Blue Origin выполнить демонстрационные миссии для доработки больших грузовых посадочных модулей после проверок и сертификации. Предложение компаниям будет направлено агентством в начале 2025 года.

Предполагается, что SpaceX с помощью грузовой версии корабля Starship доставит на Луну герметичный ровер для астронавтов, который разрабатывает Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), «не ранее» 2032 года, в то время как Blue Origin будет поставлена ​​задача доставить на поверхность Луны жилой модуль не ранее 2033 года. Оба запуска будут выполнены в рамках программы NASA Artemis, направленной на возвращение людей на Луну впервые за более чем 50 лет.

«Наличие двух поставщиков лунных посадочных модулей с разными подходами к возможностям посадки экипажа и груза обеспечивает гибкость миссии, одновременно гарантируя регулярный ритм посадок на Луну для продолжения открытий и научных возможностей», — отметил Стивен Д. Крич (Stephen D. Creech), помощник заместителя администратора по техническим вопросам NASA по программе «Луна–Марс».

Китайские учёные продолжают пожинать плоды первопроходцев, сообщая о новых открытиях, сделанных при изучении образцов лунного грунта с обратной стороны спутника. Первые в мире образцы со скрытой от земного наблюдателя стороны Луны доставил на Землю китайский зонд «Чанъэ-6» в июне 2024 года. Первые исследования показали различия в составе пород с каждой стороны спутника, однако были найдены и общие черты, о чём свидетельствует новая работа.

Источник изображения: Xinhua

Анализ методом дистанционного зондирования поверхности Луны на её обратной стороне заставил учёных полагать, что вулканическая активность там прекратилась достаточно давно — около 4 млрд лет назад. Более молодые следы вулканической деятельности, датируемые периодом до 2 млрд лет назад, обнаружены на видимой стороне спутника. Доказательствами этого служат доставленные на Землю образцы грунта советскими, американскими и, совсем недавно, китайскими миссиями.

Рельеф и геология видимой и обратной сторон Луны имеют существенные различия, и учёные стремятся понять причины этого феномена. Предполагается, что различия могут быть связаны с особенностями динамики вулканической активности. Вулканы на обратной стороне Луны потухли на пару миллиардов лет раньше, чем на видимой стороне, что, вероятно, отразилось на составе пород и геологии поверхности. Это также может указывать на меньшее содержание радиоактивных материалов в мантии обратной стороны, которые генерировали тепло и способствовали переносу энергии из недр к поверхности.

Зонд миссии «Чанъэ-6» взял пробы грунта из кратера Аполлона в бассейне Южный полюс — Эйткен. Радиометрическое датирование изотопного распада в базальтах показало, что вулканическая активность в месте посадки прекратилась всего 2,8 млрд лет назад, что стало неожиданным открытием для исследователей. Это свидетельствует о том, что вулканическая активность на обеих сторонах Луны продолжалась примерно одинаковое время и не может объяснить различия в их геологии. Однако исследование образцов только началось, и главные открытия ещё впереди.

На недавнем мероприятии в Нью-Дели председатель Индийской организации космических исследований (ISRO) Шри Соманат (Sreedhara Somanath) заявил о планах доставить на Землю образцы грунта с лунной поверхности в районе 2028 года. Эта миссия потребует двух запусков, поскольку у Индии нет достаточно мощных ракет, чтобы поместить на одну все необходимые аппараты от переходных до спускаемых.

Источник изображения: ISRO

Если всё получится, Индия станет четвёртой страной после СССР, США и Китая, которая доставит на Землю образцы грунта с Луны. Да, она не станет первой, но это не будет умалять научный подвиг, на который пойдут индийские учёные и инженеры, если они смогут успешно осуществить этот проект. К тому же, Индия планирует совершить миссию за сравнительно малые деньги. На программу выделено всего 21 млрд рупий (около $250 млн). Отправка лунохода в миссии «Чандраян-3», напомним, обошлась бюджету страны в $74 млн.

Миссия «Чандраян-4» потребует двух раздельных запусков. На одной ракете на орбиту Луны будут доставлены переходной модуль и спускаемая на Землю капсула для доставки образцов, а на другой разместятся спускаемый и возвратный модуль, который после сбора образцов стартует на орбиту Луны и пойдёт на стыковку с переходным модулем. На орбите образцы будут помещены в спускаемую капсулу и после этого отправятся в обратный полёт на Землю.

Индии ещё предстоит отработать на орбите Земли технологии стыковки модулей, что ожидается либо до конца текущего года, либо в 2025 году. Также на носу разработка роботизированной руки для сбора образцов на поверхности Луны и в процессе бурения на глубину до нескольких метров. Программа предполагает сбор около 3 кг грунта в районе южного плюса Луны — примерно там же, где спускался модуль «Чандраян-3» с луноходом.

Кстати, миссия «Чандраян-5», которая последует за «Чандраян-4», предусматривает доставку на Луну 350-кг лунохода. Это совместный проект Индии и Японии. Японское агентство JAXA создаёт луноход, а индийское ISRO обеспечивает его доставку на Луну. Но это будет уже другая история.

NASA опубликовало обновлённый список возможных мест посадки своей миссии Artemis III вблизи Южного полюса Луны — в рамках этой миссии человек впервые за последние полвека должен снова ступить на поверхность спутника.

Источник изображения: prnewswire.com

Американское космическое агентство не одно десятилетие вынашивало планы по возвращению человека на Луну. В 2019 году соответствующая программа получила название Artemis, а в 2022 году стало ясно, что посадка будет осуществляться в районе Южного полюса. Аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) помог NASA проанализировать данные и выбрать 13 возможных мест посадки; теперь же агентство уточнило этот список — старт миссии с высадкой пока запланирован на 2026 год.

Из присутствовавших ранее в этом списке позиций остались: края кратера Нобиле (Nobile Rim 1 и Nobile Rim 2), край кратера Де Герлах (de Gerlache Rim 2), кратеры Малаперт (Malapert Massif) и Хауорт (Haworth). Из новых значатся: пик возле кратера Кабео (Peak near Cabeus B), плато и гора Монс Мутон (Mons Mouton Plateau и Mons Mouton) и равнина кратера Слейтер (Slater Plain).

Новые точки посадки были выбраны «многопрофильной группой учёных и инженеров», которые в качестве исходной информации использовали данные LRO и других источников. Места посадки оценивались с точки зрения научного потенциала, доступного окна запуска, пригодности местности, возможности связаться с Землёй, условий освещения и безопасности.

В прошлом году близ Южного полюса Луны совершил посадку индийский аппарат «Чандраян-3» (Chandrayaan-3), а в этом — китайский «Чанъэ-6» (Chang’e 6). Этот регион представляет интерес, поскольку предполагается, что там есть ресурсы, способные поддерживать присутствие человека, в частности, водяной лёд. Экипаж Artemis III составит до четырёх человек. Ракета-носитель Space Launch System отправит их на космическом корабле Orion, а посадку на Луну они произведут на аппарате SpaceX Starship Human Landing System. Миссия на поверхности Луны продлится около недели.

Примерно через полгода после успешного полёта корабля Orion вокруг Луны в беспилотном режиме NASA сообщило, что теплозащитный экран корабля повёл себя не так, как ожидали инженеры. Вместо равномерного истончения экран местами выгорел до основания и от него отваливались куски. Это не привело к катастрофе, но потенциально угрожает будущей пилотируемой миссии. В NASA докопались до корней аномалии, но предпочитают держать их в секрете.

Источник изображения: NASA

На днях на тематической конференции представителям NASA были заданы прямые вопросы, что они могут сказать о проблемах с теплозащитой корабля. «Я не собираюсь делиться этим прямо сейчас. Когда это будет обнародовано, всё узнаете сразу, — заявила Лори Глэйз (Lori Glaze), исполняющая обязанности заместителя помощника администратора Управления миссии по разработке исследовательских систем NASA, которое курирует программу Artemis. — У нас есть окончательное определение первопричины проблемы».

Корабль Orion отправился в облёт Луны на ракете SLS. Миссия Artemis 1 должна была стать для него главным испытанием на надёжность. Скорость входа капсул «Орион» в атмосферу планеты при возвращении почти вдвое выше скорости возвращения капсул с земной орбиты и достигает 40 тыс. км/ч. У NASA есть лаборатория ArcJet-Complex для исследования тепловых нагрузок на теплозащитные экраны космических кораблей, но она не может воспроизвести там условия для кораблей, возвращающихся из межпланетных полётов. Первый Orion должен был на своей шкуре испытать, каково это.

Компьютерное моделирование предполагало, что материал теплового экрана — Avcoat, произведённый компанией Textron Systems по лицензии Lockheed Martin — должен был постепенно выгорать, в целом оставаясь сплошным покрытием. Экран представляет собой щит из 186 формованных блоков, наклеенных на специальное термоустойчивое основание (тоже один из элементов теплового экрана). Изначально экран должен был быть сплошным, но испытания корабля на околоземной орбите показали, что это стало бы не лучшим выбором и его сделали блочным.

Участки корабля с повреждённым тепловым экраном

После спуска облетевшего Луну «Ориона» в Тихий океан выяснилось, что местами блоки прогорели или откололись целыми кусками до базовой основы. Если бы в корабле были астронавты, для них это не имело бы никаких последствий. Тем не менее, экран повёл себя не так, как ожидали инженеры, а это заставляет искать причины такого поведения. Если в этот раз повезло, не факт, что повезёт в следующем полёте.

В NASA утверждают, что специалисты выяснили первопричину аномального поведения теплозащиты. Официальное сообщение на этот счёт задержится, поскольку нужны дополнительные проверки, которые проведут в декабре. По мнению источника, руководство агентства просто не желает озвучивать негатив в преддверии выборов нового президента США и, вероятно, до смены главы NASA, которая за этим последует. Такие новости обычно сообщают в последние недели пребывания предыдущего главы Белого дома на его должности. Поэтому следует ждать января 2025 года, чтобы ситуация прояснилась.

Затягивание решения вопроса с тепловой защитой «Ориона» чревато отсрочкой отправки астронавтов в полёт вокруг Луны и возвращения человека на Луну. Проблема ещё в том, что корабль для полёта с экипажем в ходе миссии Artemis 2 уже установлен на сервисный модуль и его начали обклеивать плитками теплового экрана. Если этот процесс остановить для переделок, то это как минимум на год отложит полёт, запланированный на сентябрь 2025 года. Отсутствие решения по тепловой защите корабля также не позволяет приступить к сборке первой ступени ракеты SLS. Это невозможно по причине ограниченного срока службы твердотопливных ускорителей, которые в случае замены теплового щита окажутся непригодны после задержек на год или дольше, если их установить в ближайшее время.

С учётом неопределённости с тепловым экраном корабля Orion и других проблем с ракетой SLS, производственным процессом Boeing и мобильной пусковой установкой повышенной грузоподъёмности, возвращение человека на Луну в 2026 году представляется фантастическим сценарием. Так есть ли смысл дальше вкладываться в это малоперспективное дело? В США уже публично задаются этим вопросом.

По сообщению информагентства Reuters, представители NASA ведут переговоры с китайскими коллегами об условиях получения образцов грунта с обратной стороны Луны. В июле 2024 года китайский зонд «Чанъэ-6» впервые доставил на Землю образцы, собранные на обратной стороне спутника. Натянутые отношения между Китаем и США помешали напрямую попросить и передать грунт учёным другой страны, но надежда на это остаётся.

Извлечение лунного грунта из возвращаемого модуля. Источник изображения: Xinhua

О проведении переговоров агентству Reuters сообщил администратор NASA Билл Нельсон (Bill Nelson). «Месяц или два» назад Нельсон держал по этому поводу ответ перед Конгрессом, где заявил, что переговоры и получение образцов от китайской стороны не будут угрожать национальным интересам США.

Так называемая поправка Вульфа запрещает американским учёным и институтам сотрудничать с Китаем без специального на то разрешения от ФБР. Администратор NASA ожидает, что ФБР выдаст агентству лицензию на получение от Китая образцов лунного грунта. Он высоко оценивает вероятность того, что уникальный лунный грунт будет получен американскими учёными. Правда, ещё неизвестно, что китайцы взамен попросят. Некоторые представители властей США опасаются, что укрепление сотрудничества между NASA и китайскими партнёрами ослабит давление на Китай.

По словам Нельсона, четыре американских института уже подали заявки на получение образцов с обратной стороны Луны. В конечном итоге вряд ли Китай запретит изучать уникальные образцы американским учёным в европейских институтах, которые получат их без каких-либо проблем, о чём уже есть соответствующая договорённость и очередность.

На днях в Милане официально стартовала общеевропейская программа Moonlight, целью которой является организация на Луне, а позже и на Марсе, сети мобильной связи и навигации. «Мы даже не осознаём, на что подписались», — примерно так представил инициативу один из участников программы. Но глаза боятся, а руки делают. Первый спутник проекта будет запущен в 2026 году, а предоставление услуг начнётся в 2028 году.

Художественное представление о работах на Луне. Источник изображения: ESA

Официальным инициатором программы «Лунный свет» выступает Европейское космическое агентство (ESA). В рамках программы предусмотрено создание группировки из пяти спутников-ретрансляторов на окололунной орбите. Спутники будут запущены для развёртывания лунных служб связи и навигации (LCNS). Услуги будут предоставляться государственным и частным компаниям. В течение следующих 20 лет ожидается запуск не менее 400 лунных миссий, каждой из которых потребуется связь со станциями на окололунной орбите и Землёй. Миссиям на лунной поверхности понадобится навигация для осуществления прицельных посадок и передвижения по Луне.

«ЕКА делает решающий шаг в поддержку будущего коммерческого лунного рынка, а также текущих и будущих лунных миссий», — сказал Йозеф Ашбахер (Josef Aschbacher ), генеральный директор ЕКА на церемонии подписания соглашения Moonlight в Милане. Множеству компаний и государственным структурам не придётся думать о связи, экономя ресурсы на оборудовании и реализовывая свои уникальные задачи.

Первым шагом станет запуск экспериментального спутника-ретранслятора Lunar Pathfinder. Производством аппарата займётся компания Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL). Запуск ожидается в 2026 году. Первые услуги сети Moonlight планируется начать предоставлять к концу 2028 года, а в полном объёме система должна заработать к 2030 году.

Помимо ESA, в программе Moonlight участвуют NASA, JAXA и множество компаний со всего мира. Однако самый большой кусок пирога Европа надеется оставить себе. Это могут быть исключительные коммерческие выгоды для европейских компаний и Европейского союза. В случае успеха на основе лунной сети связи и навигации ESA рассчитывает создать аналогичную сеть у Марса. На этот счёт в агентстве уже придумали имя для марсианской инфраструктуры — MARCONI, но это будет уже другая история.

Китайское пилотируемое космическое агентство (CMSA) впервые представило широкой публике скафандр для деятельности тайконавтов на Луне. Одновременно CMSA запустило кампанию по выбору имени для изделия. Скафандр был показан на 3-м технологическом форуме космических скафандров в Чунцине. Это мощная и элегантная «броня» для защиты человека от опасностей открытого космоса.

Источник изображения: CMSA

По некоторым данным, первый китайский скафандр «Фэйтянь» для внекорабельной деятельности разрабатывался на базе российского скафандра «Орлан-М». За более чем 15 лет он обеспечил 33 выхода в открытый космос 17 тайконавтам. Новый скафандр, если верить китайским источникам, создавался по китайским технологиям после многих лет экспериментов. Скафандр для работ на поверхности Луны должен позволять больше свободы движений для человека и при этом гибкие сочленения должны оставаться высоконадёжными.

Китай рассчитывает произвести первую высадку тайконавтов на Луну ориентировочно в 2028 году. У Поднебесной есть шанс сделать это раньше NASA. Программа NASA Artemis по возвращению США на Луну испытывает трудности как с финансовой стороны, так и с технической. Сроки постоянно сдвигаются, и уже вряд ли кто-то рассчитывает, что отправка экипажа астронавтов на Луну состоится раньше 2027–2028 годов.

Дизайн китайского лунного скафандра использует некоторые особенности культуры этой страны. Красные спиральные ленты на его рукавах выполнены в виде струящихся лент «Фэйтянь», что в традиционной китайской культуре означает «летающее божество», символизируя изящество и элегантность, а красные вставки на ногах напоминают выбросы газов из дюз ракеты, передавая динамику и энергию освоения космоса. Также, по описанию СМИ, «костюм черпает вдохновение в традиционных китайских доспехах, воплощая стойкость, силу и достоинство, отражая мужество и дух первопроходцев китайского народа».

В NASA тоже уделяют повышенное внимание внешнему виду нового лунного скафандра. Его впервые разрабатывает частная компания — Axiom Space, а над внешним видом работает приглашённая команда дизайнеров итальянского дома моды Prada.

Группа американских исследователей изучила данные, полученные индийским космическим аппаратом «Чандраян-1» (Chandrayaan-1), и заявила, что молекулы воды присутствуют на всей поверхности Луны, а не только в близких к её полюсам областях.

Источник изображения: JB / pixabay.com

Следы воды присутствуют на всех лунных широтах, в том числе на тех, что освещаются Солнцем, обнаружила группа учёных из Института планетарных наук в Тусоне (штат Аризона) и других научно-исследовательских учреждений США. Свои выводы они сделали, проведя анализ минералогических карт Луны, которые были получены при помощи прибора Moon Mineralogy Mapper, установленного на индийском космическом аппарате «Чандраян-1».

Породы, богатые водой и гидроксилом, присутствуют на всей поверхности Луны, считают учёные. «Будущие астронавты, возможно, смогут найти воду даже вблизи экватора», — заявил входящий в группу исследователей старший научный сотрудник Института планетарных наук доктор Роджер Кларк (Roger Clark). Ранее китайские учёные предположили, что ресурсы, необходимые для получения воды и снабжения объектов на Луне, в достаточных объёмах имеются лишь в полярных областях, куда затруднён доступ для солнечных лучей.

В конце сентября Земля обзаведётся вторым естественным спутником. Им станет небольшой астероид 2024 PT5 диаметром около 11 метров, который зайдёт на орбиту нашей планеты 29 сентября и будет вращаться на ней в течение 56,6 дней, представляя собой своеобразную мини-луну. Астероид 2024 PT5 обнаружили учёные, работающие с телескопами системы Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System, с помощью оборудования, расположенного в Южной Африке.

Источник изображения: Obelixlatino/pixabay.com

Учёные из Университета Комплутенсе в Мадриде отслеживали траекторию полёта астероида в течение трёх недель. Полученные данные указывают на то, что астероид 2024 PT5 находится в поясе астероидов Арджуна, который вращается вокруг Солнца. Однако гравитационное поле Земли притянет астероид к планете, после чего в течение нескольких недель он будет вращаться подобно нашей Луне вокруг Земли, а затем 25 ноября вернётся на гелиоцентрическую орбиту, т.е. продолжит вращаться вокруг Солнца.

Отметим, что наблюдать за астероидом с Земли с помощью биноклей или любительских телескопов не удастся из-за небольшого размера 2024 PT5. Однако профессиональные астрономы, имеющие в арсенале более мощные инструменты, смогут следить за перемещениями космического тела. Даже после ухода с орбиты нашей планеты астероид продолжит оставаться вблизи Земли в течение нескольких месяцев. Он максимально сблизится с планетой 9 января 2025 года, после чего начнёт удаляться. В следующий раз 2024 PT5 вернётся на орбиту Земли примерно через 30 лет.

Сегодня впервые появилась предварительная информация о составе грунта с обратной стороны Луны, доставленного на Землю китайским зондом «Чанъэ-6». Зонд привёз на Землю около 2 кг уникальных образцов с той стороны Луны, которая никогда не видна с нашей планеты. Полноценные научные статьи по анализу грунта появятся через год или позже, но китайские учёные не стали тянуть интригу и поделились предварительными данными, которые удивили.

Образцы реголита с обратной стороны Луны. Источник изображений: National Science Review

Грунт с обратной стороны Луны оказался более рыхлым или менее плотным, чем все доставленные ранее образцы грунта с видимой стороны спутника. Этим он очень сильно отличается от всего того, что привозят на Землю космические миссии с 1969 года. Одно только это заслуживает внимания. Но это ещё не всё. До появления уникальных проб все образцы с Луны в основном содержали базальтовые породы. В пробах грунта с обратной стороны кроме базальтов много «инородных» веществ, которые в геологическом смысле выглядят достаточно свежими.

Минералы, обнаруженные в реголите с обратной стороны Луны

Учёные предполагают, что они получили в руки смесь из более «зрелого» лунного грунта и материалов, относительно недавно выбитых на поверхность Луны. В районе посадки отмечено несколько свежих ударных кратеров, которые, судя по всему, загрязнили поверхность в месте забора проб продуктами выбросов, включая те, что выдержали тепловой удар. В частности, это нашло отражение в частицах стекла и полевого шпата в образцах.

Зонд «Чанъэ-6» произвёл посадку и забор образцов с обратной стороны Луны в конце июня 2024 года в месте, названном бассейн Южный полюс — Эйткен. Сам по себе это огромный ударный кратер, открывающий доступ в недра древней Луны и позволяющий уточнить модели образования и эволюции спутника. Судя по первым впечатлениям от образцов поверхности из этого места, такой Луну мы ещё не знали.

Японская компания iSpace готовится ко второй миссии к поверхности Луны. В её рамках к спутнику Земли отправятся посадочный модуль Resilience и миниатюрный ровер, получивший название Tenacious. Запуск миссии будет осуществляться с помощью ракеты-носителя Falcon 9 американской компании SpaceX. В четверг японская компания сообщила, что запуск планируется провести не ранее декабря этого года.

Посадочный лунный модуль Resilience и установленный в него ровер Tenacious. Источник изображений: iSpace

«Я очень рад объявить, что сборка и интеграция посадочного модуля Resilience завершены. Мы следуем графику запланированного запуска не ранее декабря этого года. Место посадки определено, подготовка к Миссии 2 уверенно продвигается», — сказал Такеши Хакамада (Takeshi Hakamada), основатель и генеральный директор iSpace, на пресс-конференции в четверг.

Основным местом посадки выбрано «Море Холода», обширная базальтовая равнина на крайнем севере Луны, расположенная в 60,5 градусах северной широты и 4,6 градусах западной долготы спутника. В случае успеха это будет самая северная высадка на Луне на сегодняшний день. Компания также подобрала альтернативные места для высадки «для обеспечения эксплуатационной и научной гибкости». Предполагаемая дата посадки пока не разглашается.

Посадочный модуль Resilience будет нести пять полезных нагрузок, включая оборудование для электролиза воды от компании Takasago Thermal Engineering Co., автономный модуль для экспериментов по производству продуктов питания от Euglena Co., зонд для глубокого космоса, разработанный Национальным центральным университетом Тайваня и памятную пластину из сплава, разработанную Bandai Namco Research Institute, Inc.

На лунный ровер Tenacious компании iSpace установлена моделька домика «Moonhouse» от художника Микаэля Генберга

Пятой полезной нагрузкой будет Tenacious — микроровер высотой 26 см, шириной 31,5 см, и длиной 54 см, разработанный дочерней компанией iSpace в Люксембурге. Луноход оснащён фронтальной камерой с поддержкой HD-разрешения. На ровере также установлен Moonhouse — модель небольшого красного домика, созданная художником Микаэлем Генбергом (Mikael Genberg).

В основу второй миссии взят посадочный модуль HAKUTO-R компании iSpace весом около 1000 кг. Для iSpace это станет вторая попытка посадки на Луну. Первая в апреле 2023 года не удалась из-за проблем в работе бортового датчика высоты посадочного модуля. Новый посадочный модуль Resilience оснащён обновленным программным обеспечением. Сам модуль создавался с учётом опыта первой миссии.

Как сообщает Space.com, компания iSpace также ведёт разработку более крупного посадочного модуля под названием Apex 1.0. Ожидается, что он полетит к Луне в рамках «Миссии 3» где-то в 2026 году.

Китай сообщил, что планы по строительству лунной базы будет реализовывать в два отдельных этапа — объекты появятся на поверхности Луны и на её орбите.

Источник изображения: JB / pixabay.com

Первый вариант планов по строительству Международной лунной исследовательской станции (ILRS), совместного проекта России и Китая, был представлен в июне 2021 года. Лунную базу решили построить в автономном режиме, осуществив пять запусков сверхтяжёлых ракет с 2030 по 2035 год. На второй Международной конференции по исследованию дальнего космоса в китайской провинции Аньхой Пекин огласил более развёрнутый двухэтапный план ILRS, в котором взял на себя ведущую роль в проекте.

Начальный этап будет завершён примерно в 2035 году — объект будет построен вблизи Южного полюса Луны, а более крупный комплекс сооружений появится ориентировочно в 2050 году. Центральным узлом станет орбитальная лунная станция, в роли основной базы будет использоваться объект вблизи Южного полюса, кроме того, предусмотрены исследовательские объекты в районе экватора и на обратной стороне Луны.

В качестве источников энергии ILRS будут использоваться солнечные панели, радиоизотопные и ядерные генераторы. Инфраструктура предусматривает линию связи с Землёй, высокоскоростные сети связи на поверхности Луны, а также лунные транспортные средства, включая беспилотный аппарат дальнего действия, герметичные и негерметичные луноходы. Наработки проекта впоследствии смогут использоваться для будущих пилотируемых высадок на Марс. Сейчас к проекту присоединяются другие страны — 13-м стал Сенегал. Пилотируемые миссии на Луну до конца десятилетия планируют и Китай, и США.

Американское NASA при поддержке европейских и японских партнёров разрабатывает концепции навигационной системы для Луны, которая может быть развёрнута уже в конце 2020-х годов. В июле Китайское национальное космическое управление (CNSA) представило свои планы по развёртыванию группировки из 21 спутника связи и навигации для лунных миссий.

Источник изображения: pixabay.com

Эти проекты появились потому, что в ближайшие годы планируется начало полномасштабной деятельности и исследований на Луне — это потребует сложной логистики, включая системы позиционирования, навигации и синхронизации, которые активно используются в земной инфраструктуре. NASA в рамках программы Artemis рассчитывает произвести высадку астронавтов в области Южного полюса на Луне, что потребует надёжных линий связи и точных служб определения местоположения. Китай также намеревается до конца десятилетия произвести высадку на Луне, а множество правительственных и частных организаций в ближайшем будущем отправит туда исследовательские аппараты.

Коммерческий космический сектор изучает возможности, которые сулит молодая лунная экономика: добыча ресурсов, производство в условиях низкой гравитации, научные исследования и туризм. Это потребует надёжной спутниковой системы, которая подходит для Луны — по крайней мерее отдельных её регионов. И если на начальном этапе активная работа будет вестись в области Южного полюса, то навигация и связь должны быть обеспечены в этом регионе, но в долгосрочной перспективе потребуется охват всего спутника Земли.

Для реализации этих проектов потребуется ответить на несколько сложных вопросов. К примеру, вопрос времени. Учёт лунных миссий ведётся, исходя из циклов лунных ночи и дня, которые длятся по две земных недели; но пока на Луне отсутствует стандартная шкала, подобная системе всемирного координированного времени, которая является исходной для всех земных часов.

Источник изображения: David / pixabay.com

Благодаря точному измерению времени на свет появились земные системы спутниковой навигации: американская GPS, китайская BeiDou, российская ГЛОНАСС и европейская Galileo. Спутники всех этих группировок оборудуются атомными часами, которые помогают определять время с точностью до нескольких миллиардных долей секунды. Местоположения на Земле рассчитываются на основе времени прохождения спутниковых сигналов до наземных приёмников — сдвиг на одну наносекунду даёт погрешность на 30 см. Поэтому точное определение времени важно и в лунных условиях, но есть одна сложность: часы на Луне идут немного быстрее, чем на Земле — так работает общая теория относительности, которая гласит, что массивные объекты замедляют течение времени.

Часы на Луне уходят вперёд от земных примерно на 56 микросекунд в день, гласят результаты опубликованного учёными NIST исследования. При этом относительное движение Луны оказывает на часы противоположное влияние, слегка их замедляя, но этот фактор недостаточно выражен, чтобы значительно влиять на гравитационный эффект, который их ускоряет.

Точная конфигурация лунных спутниковых группировок пока не определена. Американское NASA, европейское ЕКА и японское JAXA сейчас курируют проекты навигационных систем, которые будут разрабатываться совместно с коммерческими партнёрами. В NASA это «Лунная система ретрансляции и навигации» (Lunar Communication Relay and Navigation System); в ЕКА — Moonlight Initiative; в JAXA — «Лунная навигационная спутниковая система» (Lunar Navigation Satellite System). И все они объединятся в совместимую структуру LunaNet, которая обеспечит партнерским проектам взаимодействие. То есть каждый участник работает над своим проектом, но все они будут работать в единой системе.

Предполагается, что европейская Moonlight будет представлена группировкой из как минимум пяти аппаратов: одного большого спутника связи и четырёх навигационных, которые будут размещены на специальных орбитах для оптимизации покрытия на Южном полюсе. Это обеспечит 15 часов надёжного приёма сигнала в сутки, но архитектура Moonlight предполагает возможность масштабирования, то есть для более сложных миссий можно будет запускать новые аппараты.

Мнения Китая и других стран в отношении систем лунной навигации пока неизвестны — не исключено, что на Луне их будет несколько, как и на Земле. В марте страна запустила на лунную орбиту спутник «Цюэцяо-2» (Queqiao-2), предназначенный для работы в качестве ретранслятора. Впрочем на некоторых международных форумах Китай выражал «заинтересованность в достижении международной совместимости».

С трудом, но посадка лунного модуля Nova-C по прозвищу «Одиссей» на поверхность Луны стала первой для США за последние более чем 50 лет. Этот подвиг совершила частная компания Intuitive Machines и обещает сделать это ещё дважды и даже трижды, поскольку на днях подписала с NASA новый контракт. За сумму $116,9 млн компания доставит в 2027 году шесть научных приборов агентства в район южного полюса спутника.

Как задумывалось. Источник изображений: Intuitive Machines

Историческая миссия IM-1 завершилась 29 февраля 2024 года. Она стала одним из успехов программы NASA по привлечению к космическим программам частного бизнеса и негосударственного инженерного персонала. Агентство стремится переложить бремя финансовой нагрузки с бюджета на предпринимателей, без чего широкое освоение космического пространства будет немыслимым.

Не всё идёт гладко. Модуль Nova-C компании опрокинулся на бок после касания лунной поверхности. И всё же он доставил полезную нагрузку, включая приборы NASA, на поверхность Луны. Тем самым основная цель миссии IM-1 была выполнена. Модуль опустился на 80,13 ° южной широты. До области южного полюса спутника, по метрике NASA, оставалось всего 0,13 °. Почти в яблочко. Агентство оплатило компании ещё две миссии по доставке нагрузки в район южного полюса: одна из них состоится до конца текущего года, а вторая уже в 2025 году. Теперь мы можем законно ожидать ещё одну миссию — IM-4 — в 2027 году.

Как получилось

В NASA пояснили, что в ходе выполнения миссии IM-4 компания доставит в район южного полюса спутника шесть научных приборов общей массой 79 кг. Все они, так или иначе, будут ориентированы на поиск следов летучих веществ вблизи поверхности Луны, а также на глубине до одного метра. Прежде всего — это будет вода, но также любые другие газообразные вещества. Южный полюс Луны — это перспективное место для организации баз долговременного присутствия человека. Но они станут реальностью только в том случае, если на спутнике будут обнаружены достаточные запасы воды — это источник кислорода для дыхания и топлива, а также собственно воды для обеспечения жизнедеятельности людей, растений и живых организмов.

Кстати, одной из полезных нагрузок миссии IM-4 станет прибор Lunar Explorer с колониями живых дрожжей. Это будет программа NASA, которая изучит влияние на дрожжи микрогравитации и излучения. Европейское космическое агентство отправит на частнике на Луну целую буровую мини-установку. Она будет бурить грунт на глубину до 1 м в поисках замороженных летучих веществ (воды, льда, газов). Анализ образцов будет производиться на месте в мини-лаборатории.

Как будет

Ещё одним прибором станет уголковый отражатель для детектирования посадочного модуля с орбиты. Более утилитарным обещает стать прибор по обнаружению загрязнения места посадки выхлопами двигателя модуля: чисто не там где убирают, а где не сорят. В NASA собрались выяснить, насколько присутствие земного оборудования на Луне может загрязнять образцы с её поверхности.

Магнитные поля и траектории заряженных частиц у поверхности Луны будет отслеживать магнитометр NASA Fluxgate. Более интересным представляет прибор Lunar Compact — это датчик для изучения поверхности Луны в широком спектре инфракрасного излучения. Датчик не только поможет составить точнейшую карту распределения температур по поверхности спутника, но также позволит определять полезные месторождения.