У них там своя атмосфера

К Луне отправился аппарат LADEE

LADEE на окололунной орбите
LADEE на окололунной орбите
Рисунок: NASA

7 сентября в 7:27 по московскому времени с космодрома Уоллопс в США на борту ракеты «Минотавр-V» был запущен аппарат LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer). По плану аппарат проведет на орбите около 100 дней. За это время ученые планируют изучить атмосферу Луны, а также испытать систему лазерной связи. Впрочем, главной задачей, стоящей перед LADEE, является проверка концепции модульной компоновки космических аппаратов, которая в будущем позволит удешевить научные космические миссии.

Лунная атмосфера

У Луны действительно есть атмосфера. Она в триллион раз разреженнее нашей и соответствует атмосфере Земли примерно на уровне орбиты МКС. На каждый кубический метр такой атмосферы приходится около десяти триллионов частиц. С одной стороны, это крайне мало. С другой, на расстоянии в сто тысяч километров от Земли, то есть примерно в четверти пути до Луны, можно насчитать всего несколько миллионов частиц на кубометр. Кроме того, лунная атмосфера способна рассеивать свет — в этом убедились (причем невооруженным глазом) американские астронавты во время миссий «Аполлон».

При помощи установленного на LADEE масс-спектрографа и спектрографа, работающего в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне, астрономы рассчитывают определить химический состав атмосферы Луны. Прибор LDEX (Lunar Dust Experiment, «эксперимент "Лунная пыль"») в передней части аппарата измерит концентрацию пылевых частиц: работа этого прибора основана на эффекте электризации металлической мишени при столкновении с отдельными пылинками.

Новые приборы позволят прояснить пространственное распределение и соотношение концентраций различных веществ вокруг Луны. Такие данные, как надеются ученые, помогут в создании теорий для описания очень разреженной атмосферы вокруг разного рода небесных тел; таких, по подсчетам тех же ученых, в нашей Солнечной системе немало. Если быть точным, то за исключением семи планет (Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна ) и одного спутника (Титана) такого рода атмосферой обладает всякое мало-мальски серьезное небесное тело. Скажем, те же видимые вблизи Энцелада или Ио шлейфы вулканических выбросов больше похожи на ореолы газа и пыли вокруг Луны, чем на земные облака.

Прошлые наблюдения, в том числе проведенные при помощи российских нейтронных детекторов, показали наличие на Луне водяного льда и полученных при разложении воды ионов в лунном грунте. Есть ли вода в атмосфере Луны, в каком виде она там присутствует, каков ее круговорот в системе «лунный грунт — лунная атмосфера» — вопросы весьма актуальные и пока остающиеся без ответа; LADEE также позволит разобраться и с ними.

Оптика вместо радио

Аппарат LADEE нужен не только ученым, но и инженерам. Мало иметь исправный зонд где-нибудь на орбите Луны, Марса или на пути к Плутону: прием и передача сигнала требует не любительского оборудования, а специализированных узконаправленных антенн, установленных в разных точках планеты.

Гораздо проще (и дешевле) принимать от космического аппарата оптический сигнал (он к тому же будет нести больше информации, чем радиосигнал). Эта идея уже была проверена на практике — такого рода система связи уже успешно транслирует данные с МКС на Землю. Чтобы проверить, как эта система будет работать в условиях космического пространства, на борту аппарата LADEE установлена система Lunar Laser Communication Demonstration.

По словам разработчиков, их система обеспечит передачу данных к спутнику со скоростью 20 мегабит в секунду, что сопоставимо с приличным домашним интернет-каналом в большинстве развитых стран. Обратная скорость передачи данных еще выше: до 622 мегабит за секунду. То есть средней продолжительности фильм в HD-качестве со спутника можно было бы скачать на Землю всего за восемь минут. При этом та же задача для обычного радиоканала займет 639 часов.

Современная исследовательская аппаратура часто нуждается в передаче информации, по объему не уступающей фильму в HD-качестве. Для изучения поверхности небесных тел, например, применяются камеры высокого разрешения, которые делают сотни и тысячи снимков.

Как и в случае с изучением лунной атмосферы, опыты по созданию дальней лазерной связи интересны не только в контексте исследования Луны. Сейчас компания Laser Light Communications из США разрабатывает оптическую систему связи между спутниками на орбите вокруг Земли. Пропускная способность полученной таким образом сети, по утверждению разработчиков, будет сравнима с пропускной способностью подводных оптоволоконных кабелей связи. Лазерный луч, правда, блокируется облаками, но облачный покров редко охватывает территорию целых стран и континентов; кроме того, можно представить вынесенные на какие-нибудь высотные аэростаты приемо-передающие модули.

Конструктор

Еще одной особенностью LADEE, которой гордится NASA, является модульная схема компоновки. Аппарат, по сути, представляет собой несколько дисков, нанизанных на общий стержень. В основе пирамидки лежит общая шина, по которой происходит распределение электроэнергии, там же находится общий канал обмена данными; каждый диск может нести те приборы и устройства, которые нужны для решения конкретной задачи.

Такие сборные зонды могут стать намного дешевле, поскольку заказчик будет каждый раз собирать их из стандартных блоков, а не разрабатывать аппарат для конкретной задачи с нуля. Аналогичный подход уже использовали при создании так называемых наноспутников (собираемых на базе стандартных кубиков с ребром в 10 сантиметров) и модульных лабораторных систем для МКС NanoRacks. Как утверждают в NASA, этот опыт оказался чрезвычайно успешным. NanoRacks были названы лучшей разработкой в прошлом году: стандартизированные контейнеры, которые экипажу остается только подключить к стандартной же бортовой установке, позволили резко снизить стоимость исследований на орбите.

Справедливости ради отметим, что конструкторы во всем мире стремились использовать прошлые наработки всегда, а коммерческие спутники связи давно делаются на унифицированных платформах, но все-таки для научных зондов, посылаемых в дальний космос, модульный подход скорее в новинку. Российские конструкторы, разрабатывавшие «Фобос-грунт», рассчитывали на его основе сделать целое семейство аппаратов («Венера-Д», «MetNet»), однако авария «Фобос-грунта» привела к переносу планов по постройке этих аппаратов на начало 2020-х годов.

* * *

Работа LADEE продлится 100 дней. Потом у спутника закончится топливо, без которого он не сможет поддерживать заданную орбиту (высота его траектории во время сбора данных составит всего 50 километров). Через несколько дней аппарат врежется в Луну: к сожалению, использовать это событие для каких-то дополнительных наблюдений (как было сделано в случае с LCROSS) вряд ли получится. Точно предсказать место падения нельзя, поэтому заранее навести туда телескопы и посмотреть на спектр вспышки не выйдет.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:02 25 марта 2017
«Это было волшебно!»

Дефект массы

Как продолжение культовой серии Mass Effect стало одной из худших игр в истории
FILE - In this Saturday, June 4, 2011 file photo made by Associated Press photographer Anja Niedringhaus, injured U.S.Marine Cpl. Burness Britt reacts after being lifted onto a medevac helicopter from the U.S. Army's Task Force Lift "Dust Off," Charlie Company 1-214 Aviation Regiment. Location:
Sangin, AfghanistanПадение Сангинграда
Десятилетнее сражение за столицу наркоторговли завершилось победой «Талибана»
Participants attend a gay pride parade in central Istanbul June 30, 2013. Tens of thousands of anti-government protesters teamed up with a planned gay pride march in Istanbul. Crowds were stopped by riot police from entering Taksim, the centre of previous protests, but the atmosphere appeared peacefulОпасное интернет-проникновение
Грозит ли подъем геев-мусульман исламскому миру
Demonstrators take part in a protest aimed at showing London's solidarity with the European Union following the recent EU referendum, inTrafalgar Square, central London, Britain June 28, 2016. REUTERS/Dylan Martinez TPX IMAGES OF THE DAYСпасет ли уход Меркель Европу?
Свое 60-летие Европейский союз встречает в состоянии экзистенциального кризиса


Из ЕС в сексуальное рабство
Что вынуждает румынок отправляться на Сицилию, где их ждет неволя
Displaced people from the minority Yazidi sect, fleeing violence from forces loyal to the Islamic State in Sinjar town, walk towards the Syrian border, on the outskirts of Sinjar mountain, near the Syrian border town of Elierbeh of Al-Hasakah Governorate August 11, 2014. Islamic State militants have killed at least 500 members of Iraq's Yazidi ethnic minority during their offensive in the north, Iraq's human rights minister told Reuters on Sunday. The Islamic State, which has declared a caliphate in parts of Iraq and Syria, has prompted tens of thousands of Yazidis and Christians to flee for their lives during their push to within a 30-minute drive of the Kurdish regional capital Arbil. Picture taken August 11, 2014. REUTERS/Rodi Said (IRAQ - Tags: POLITICS CIVIL UNREST TPX IMAGES OF THE DAY) FOR BEST QUALITY IMAGE ALSO SEE: GM1EA8M1B4V01Дважды отверженные
Почему от женщин, вырвавшихся из плена боевиков, отворачивается общество
Замороженная стволовая клетка человека Внутренние бомбы
Как клеточный суицид помогает против рака и старости
«Это было волшебно!»Дефект массы
Как продолжение культовой серии Mass Effect стало одной из худших игр в истории
Man and woman eating from a pot and a pail on a street corner, 1940-1944Разборки в гетто
Страх, ужас и безысходность на снимках лодзинского фотографа
Они из будущего
Объясняем, почему «Мерседесы» выглядят так, как выглядят, и какими они станут
Тает лед
Как Ferrari и Феттель воскресили интригу в Формуле-1
Ты узнаешь его из тысячи
Легендарные цвета автомобилей, увековеченные историей
Квартиры на колесах
Интерьеры грузовиков, в которых можно жить
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше