Что такое межпланетная станция «Луна-25»? Как и когда автоматическая станция долетит до Луны

11 августа с космодрома «Восточный» состоялся запуск автоматической межпланетной станции «Луна-25» к естественному спутнику Земли. Он стал первой в современной истории России попыткой провести научные исследования в районе Южного полюса Луны. Планируется, что станция прилунится там 21 августа 2023 года. «Лента.ру» выяснила, в чем уникальность этого проекта, какие попытки исследовать Луну предпринимались раньше и будут ли люди в обозримом будущем жить на Луне?

• Что такое «Луна-25»?
• Технические характеристики «Луны-25»
• С какими трудностями столкнулись разработчики?
• Как проходили исследования Луны раньше?
• Ход экспедиции «Луна-25»
• Зачем нужны лунные миссии?
• Почему мечтать о жизни на Луне пока рано?
• Какие миссии на Луну готовятся в будущем?

Что такое «Луна-25»?

«Луна-25» — это автоматическая межпланетная станция. Предполагается, что она впервые в истории совершит посадку на Южном полюсе Луны. Раньше исследования проходили преимущественно в экваториальной зоне естественного спутника Земли, пока не выяснилось, что на полюсах условия сильно отличаются от центральных зон.

Станция впервые в истории космонавтики направится в полярный район Луны на широте, которая аналогична расположению Норильска на Земле.

После вывода на орбиту разгонным блоком «Фрегат» станцию переведут на траекторию перелета к Луне. На такой переход должно уйти около пяти дней.

Прилунение будет проходить в два этапа — сначала «Луна-25» выйдет на приполярную орбиту спутника Земли, а затем перейдет на низкую предпосадочную орбиту. Только после этого станция совершит посадку. Ожидается, что это произойдет 21 августа.

По словам главного конструктора проекта Павла Казмерчука, при разработке станции было предусмотрено большое количество инновационных решений — например, ученые внедрили новые технологии электроэрозионного изготовления зубчатых колес для привода.

Благодаря этому удалось создать аппарат с уникальными массовыми характеристиками — очень легкий, но при этом с большим ресурсом.

Технические характеристики «Луны-25»

«Луна-25» оснащена целым комплексом научной аппаратуры, отдельные приборы которого направлены на выполнение самых разных задач.

Лазерный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР

Это прибор, который необходим для изучения состава верхнего слоя лунного грунта, в том числе для поиска различных летучих соединений.

Нейтронный и гамма-детектор АДРОН-ЛР

АДРОН-ЛР также необходим для изучения состава верхних слоев грунта и определения массовой доли воды на лунной поверхности. Для этого применяется метод активного нейтронного зондирования верхнего слоя на глубину до двух метров.

Инфракрасный спектрометр ЛИС-ТВ-РПМ

Этот прибор будет изучать минералогический состав лунной поверхности методами инфракрасной спектроскопии.

Пылевой монитор ПмЛ

Прибор ПмЛ необходим для проведения эксперимента по изучению пылевой компоненты экзосферы естественного спутника земли, а также электрических полей в окрестностях космического аппарата.

Ионный энерго-масс-анализатор АРИЕС-Л

АРИЕС-Л будет использован для проведения эксперимента по изучению ионов и нейтральных частиц лунной экзосферы, а также для изучения того, как верхние слои спутника взаимодействуют с солнечным ветром.

Служебная телевизионная система СТС-Л

Эта система необходима для выполнения целого ряда задач, включая съемки при посадке «Луны-25» на поверхность земного спутника и картографическую, координатную навигацию аппарата. Также СТС-Л будет осуществлять панорамную съемку лунного горизонта, которая понадобится для определения координат точки посадки «Луны-25».

Лунный манипуляторный комплекс ЛМК

Он нужен для того, чтобы взять образцы лунного вещества и доставить их в ячейки грунтоприемника уже упомнутого аппарата ЛАЗМА-ЛР. Кроме того, манипуляторный комплекс необходим, чтобы изучить физико-механические свойства грунта и наведения ЛИС-ТВ-РПМ, который проведет ряд измерений и съемок.

Для забора грунта комплекс оборудован рукой-манипулятором. Она будет брать образцы с глубины 15-30 сантиметров на поверхности Луны, всего со спутника будет взято до 30 проб.

Блок управления научной информацией БУНИ

БУНИ предназначен для обеспечения работы всех научных приборов, кроме СТС-Л. В том числе через него осуществляется электропитание, управление, прием, хранение и передача данных с аппаратуры.

С какими трудностями столкнулись разработчики?

Казмерчук подчеркнул, что при разработке «Луны-25» пришлось учитывать жесткие ограничения по весу станции.

Масса научного оборудования станции в итоге составила 20 килограммов, а общий вес «Луны-25» — 1605 килограммов, 1000 из которых приходится на топливо.

Разработчик станции — научно-производственное объединение (НПО) имени Семена Лавочкина — оценивает вероятность успеха миссии не менее чем в 80 процентов.

Как проходили исследования Луны раньше?

Первый советский зонд в сторону Луны был запущен 2 января 1959 года, однако из-за ошибки в расчетах он пролетел мимо. В сентябре того же года аппарат «Луна-2» уже смог успешно выполнить заданную миссию — тогда он совершил жесткую посадку на естественный спутник и разбросал там вымпелы с советской символикой. Кстати, они до сих пор находятся на поверхности Луны.

Следующий аппарат — «Луна-3» — в октябре 1959 года сделал снимки обратной стороны Луны. А в 1966-м «Луна-9» впервые совершила мягкую посадку на поверхности спутника. Тогда ученые, наконец, получили первые панорамные снимки.

Последняя советская станция к Луне — «Луна-24» — была запущена в 1976 году. Тогда исследователям удалось получить немного грунта, а при анализе результатов миссии были получены первые убедительные доказательства существования воды на Луне. По данным спектроскопии, доля воды в доставленном на Землю образце грунта составила 0,1 процента. На Западе однако эти исследования проигнорировали, посчитав, что образцы были загрязнены земной атмосферой. На этом попытки СССР изучить Луну приостановились.

Но в 2010 году ситуация изменилась — прибор Института космических исследований РАН, установленный на американской лунной станции, подтвердил наличие большого количества водяного льда на поверхности спутника Земли. Позже выяснилось, что льда особенно много на полюсах Луны — это значит, что воду для космонавтов и технических нужд необязательно отправлять с Земли, ее можно добывать прямо на лунных базах.

Это также решает вопрос дыхания космонавтов — ведь воду можно разложить на водород и кислород. Водород при этом можно использовать в качестве топлива для двигателей ракет или получать с его помощью электроэнергию.

Таким образом, оказавшись на месте, новая станция «Луна-25» примерно в течение года будет искать на Луне воду и полезные ископаемые.

Ход экспедиции «Луна-25»

14 августа автоматическая станция «Луна-25» передала первые снимки из космоса. Специалисты Института космических исследований (ИКИ) Российской академии наук (РАН) отметили, что узлы и блоки приборов «отработали на "отлично"».

На кадрах, сделанных «Луной-25», видны элементы конструкции аппарата на фоне Земли, а также на фоне Луны, к которой, согласно плану, аппарат должен был совсем скоро прилететь. Еще на одном снимке видна эмблема миссии и ковш бортового манипулятора.

Через пару дней, 16 августа, аппарат вышел на орбиту естественного спутника Земли. Все системы АМС работали штатно, связь была устойчивой.

17 августа в госкорпорации «Роскосмос» сообщили, что «Луна-25» провела первую съемку лунной поверхности камерами комплекса СТС-Л. На снимке был запечатлен южный полярный кратер Зееман на обратной стороне Луны. Этот невидимый с Земли кратер вызывает большой интерес у исследователей, поэтому сделанные «Луной-25» снимки существенно дополнили имеющиеся сведения о нем.

19 августа связь со станцией прервалась, а на следующий стало известно, что аппарат столкнулся с поверхностью Луны. Глава госкорпорации «Роскосмос» Юрий Борисов заявил, что авария произошла из-за двигателя — он должен был штатно отключиться и вывести «Луну-25» на предпосадочную орбиту. Однако этого не произошло, и двигатель вместо запланированных 84 секунд отработал 127 секунд.

Зачем нужны лунные миссии?

Ведущий научный сотрудник Института космических исследований Российской академии наук Натан Эйсмонт в беседе с «Лентой.ру» отметил, что для того, чтобы найти воду на Луне, нужно знать, где искать.

Эксперт добавил, что предыдущие экспедиции не дали однозначного ответа на многие вопросы, которые теперь призвана решить «Луна-25».

«Как проходила эволюция системы Земля-Луна, как появилась вода на Земле и на Луне? Здесь нет ясности. Предполагается, что вода была принесена и на Луну, и на Землю кометами. И был такой период тяжелой "бомбардировки", когда и на Луну, и на Землю после образования этой пары с устрашающей частотой попадали астероиды и попадали кометы», — отметил Эйсмонт.

Кроме того, помимо воды, верхние слои лунного грунта богаты летучими соединениями сложных молекул, которые на Луну «принесли» кометы. Так как на полюсах земного спутника, как и на земных полюсах, очень холодно, здесь миллионы лет накапливаются и хранятся слои инея космических веществ. Изучив эти «ледяные архивы», можно составить представление о том, как развивалась вся Солнечная система с момента своего образования.

Важно отметить, что Земля, конечно, богата природными ресурсами, однако запасы многих жизненно важных веществ и элементов на нашей планете весьма ограничены. Например, здесь не так много металлов платиновой группы и редкоземельных металлов, которые являются важнейшим компонентом электронной промышленности. Имеющиеся на Земле запасы постепенно истощаются, и исследования Луны могут решить эту проблему.

Эйсмонт пояснил, что поиск таких редкоземельных материалов — это серьезная задача практического и коммерческого характера, которая также возлагается на «Луну-25». Луна в данном случае считается вполне доступным местом для добычи ископаемых.

Эксперт рассказал и о другой важной роли, которую может сыграть миссия «Луны-25», — это подготовка к полету человека на Марс. «Чтобы добраться до Марса с теми расходами топлива, которые доступны нынешним технологиям, нужно восемь месяцев. Представим, что мы добрались, — потом надо будет ждать возможности вернуться обратно. Займет это примерно полгода. И потом возвращаться такое же время — восемь месяцев. То есть эта экспедиция очень долгая. И если вы где-то там еще, не дай Бог, промахнулись, то спасти космонавтов будет невозможно», — подчеркнул Эйсмонт.

В этом смысле Луна — еще и идеальный полигон для репетиции освоения Марса, заключил эксперт.

Почему мечтать о жизни на Луне пока рано?

Пока на Луне планируется сделать базу для обслуживания автоматов, добывающих редкоземельные металлы. При оптимистичном сценарии экспедиции на спутник будут такими же регулярными, как путешествия на МКС или даже в Антарктиду. Однако о том, чтобы естественный спутник Земли стал для людей новым домом, говорить пока рано.

Для того чтобы человек мог постоянно жить на Луне, нужно решить огромное количество вопросов, помимо отсутствия атмосферы и малой гравитации.

Какие трудности мешают «переехать» на Луну:

• лунная пыль — она похожа на стеклянную крошку с высокой проникающей способностью и острыми краями. Такая пыль может легко порезать человека и навредить дыхательной системе, проникая даже сквозь герметичный скафандр;
• излучение — на Луне очень агрессивное космическое излучение, и, чтобы защититься от него, научные базы придется заглублять в грунт. А постоянно жить в пещере вряд ли кто-то захочет.

Какие миссии на Луну готовятся в будущем?

Как говорил генеральный директор «Роскосмоса» Юрий Борисов, лунную программу после «Луны-25» продолжат проекты «Луна-26», «Луна-27» и «Луна-28». Их планируют запустить до конца 2020-х годов. Новые «Луны» должны помочь ученым определить возможное место для развертывания станции, которую Россия намерена строить в сотрудничестве с Китаем.

При этом Натан Эйсмонт добавил, что в будущем все же планируется организовывать экспедиции с постоянным пребыванием людей на поверхности Луны.

Подобную концепцию в 2021 году предложили Европейское космическое агентство (ЕКА), Массачусетский технологический институт (MIT) и архитектурное агентство SOM. Они создали проект Лунной деревни на Южном полюсе спутника. По задумке создателей, здания в деревне должны состоять из футуристичных жилых модулей, а также вспомогательной инфраструктуры.

Эйсмонт подчеркнул, что «Луна-25» — не одиночный проект, а часть масштабной программы, которая должна быть разумной по всем параметрам, в том числе по мере нарастания уровня или удержания уровня рисков в приемлемых пределах. «"Луна-25", на мой взгляд, очень, очень удачный компромисс, потому что это не слишком дорогая миссия, но она осуществляется с амбициозными задачами научного плана. То есть если здесь удастся продвинуться как следует, то это будет хорошим основанием для того, чтобы нашу программу продолжать», — заключил собеседник «Ленты.ру».