Первый И Двадцать Пятый

Самое близкое к нам и, казалось бы, хорошо изученное небесное тело – Луна – до сих пор вызывает серьезный научный интерес.

Как на полюсах появился водяной лед и что это такое? Это вещество комет и астероидов, захваченных в «холодные ловушки»? Или это результат вулканизма, когда давным-давно вода была поднята из недр Луны? Каков ее изотопный состав – совпадает ли он с земным и может ли он что-то сказать о том, как появилась вода на нашей планете? Насколько удобно было бы использовать его для эксплуатации обитаемой базы или изготовления из него ракетного топлива? Пыль поднимается над поверхностью Луны, и фиксируются очень небольшие концентрации газообразных веществ – это называется экзосферой.

Как ведет себя экзосфера Луны в зависимости от времени суток, как реагирует на гигантские перепады температуры днем и ночью? К ответу на эти вопросы предстоит приблизиться станции «Луна-25», которая может стать первым аппаратом, совершившим посадку на Южном полюсе, и первой российской межпланетной станцией на Луне осенью 2021 года.

Под катом – история станции.

устройство и интервью с Игорем Митрофановым, заведующим отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН и одним из руководителей миссии.

Модель Луны-25 в мастерской НПО им.

Лавочкина, фото Спутник / Игорь Лекаркин

Пенетраторы или

Дата не случайна - в ноябре 1996 года Марс-96 не смог пролететь дальше орбиты Земли, и, наверняка, в научно-техническом сообществе шли дискуссии о том, в каком направлении двигаться дальше.

В 1998 году в Москве прошла Третья Международная конференция по исследованию и освоению Луны, на которой был представлен проект миссии под названием «Луна-Глобус».

В первоначальном варианте значительная часть была заимствована у Марса-96 — приоритетом миссии были сейсмические исследования, которые предполагалось проводить с помощью погружающихся под поверхность пенетраторов.

Миссия была очень амбициозной, чем также напоминала Марс-96.



Источник Устройство должно было состоять из трех частей.

Во-первых, на борту находилась кассета с десятью пенетраторами, созданными на основе марсианских.

Он должен был отделиться, еще приближаясь, раскрутиться и сбросить пенетраторы в два приема так, чтобы первые пять отошли в сторону примерно на 10 км, а остальные 5 — примерно на 5 км.

Пенетраторы, не тормозя, должны были удариться о поверхность со скоростью 2,5 км/с, пережить перегрузку в 100 тыс.

«же» и затем год работать, образуя так называемую малоапертурную сейсмическую группу или, по-простому, терминами, сейсмический датчик, распределенный в космосе.

Во-вторых, на борту должны были быть еще два широкополосных сейсмоприемника с более щадящей программой посадки - торможение на высоте 2 км до нуля, разгон в свободном падении до ~80 м/с и падение с перегрузкой не более 500 м/с.

г.

Расположенные не ближе 300 км друг от друга в экваториальной области (районы посадки «Аполлона-11» и «Аполлона-12» предлагались), сейсмометры работали бы в области «окна» меньшего затухания сейсмических колебаний.

Первый и второй наборы датчиков позволили бы точно определить глубину границы между ядром и нижней мантией Луны, что могло бы ответить на вопрос о происхождении нашего спутника.

Например, гипотеза гигантского удара требует очень маленького ядра или вообще не требует ядра.

И, наконец, в комплект входила посадочная станция, целью которой был теневой район на южном полюсе и поиск там водяного льда.

В ее комплект приборов входили телекамера (панорама и поиск льда), нейтронный детектор (поиск воды в горных породах), спектрометры для определения состава окружающих пород, магнитометр, зонд с термометром и акселерометр для определения перегрузка при приземлении.

Источник Но после того, как приоритетом финансирования стал Марс-96, справедливость потребовала перераспределения средств в пользу астрофизики.

Так родилась программа «Спектр», в рамках которой «Спектр-Р» совершил полет в 2011 году, а «Спектр-РГ» — в 2019 году.

Финансирование программы небесных исследований сокращалось.

А летом 1998 года, когда место осталось всего одно, «Луна-Глоб» проиграл «Фобос-Грунт».

В марсианской тени

В проект вносились изменения, пенетраторы то удалялись, то возвращались, и, к счастью, изображения того периода уже сохранились в хорошем качестве.

Вариант станции от Презентации 2006 года , с антеннами волнового канала и без пенетраторов Главной неожиданностью является конструкция десантируемого аппарата, повторяющая проект Е-6 сорокалетней (на тот момент) давности.

Как и в 1966 году, станция должна была тормозить с помощью дебаркадера и на малой высоте и скорости сбрасывать посадочный модуль с надутыми амортизирующими баллонами.

Подпрыгнув несколько раз как мячик и остановившись, модуль сбросил бы половинки цилиндров, открыл бы лепестки, которые установили бы его в правильное положение, и начал бы работать.

«Луна-9» и «-13» работали от аккумуляторов и выключались через несколько земных дней, но за похожий разработаны малые автономные станции «Марс-96».

компактный RITЭGi , поэтому нельзя с уверенностью говорить о предполагаемой продолжительности работы станции.

Если бы такой корабль действительно приземлился на Луну в 21 веке, было бы трудно не чувствовать себя неловко.

Также отчетливо заметно, что в основу проекта легли наработки «Фобос-Грунта» — от него предлагалось использовать двигатели, бортовой компьютер, звездные датчики и систему электропитания.

Большие антенны на орбитальном корабле - астрофизический эксперимент ЛОРД , в котором планировалось изучить космические лучи и нейтрино сверхвысоких энергий.

В еще одна презентация , 2007 г.

, аппарат имеет рупорные антенны, пенетраторы хорошо видны.

Но концепция «лунного полигона» и сейчас выглядит великолепно, она актуальна, и хотелось бы надеяться, что в каком-то виде она все-таки будет реализована.

Потому что оно, по сути, предполагает строительство распределенной автоматической лунной базы, решающей самые разнообразные задачи.

Основа — универсальная посадочная площадка, способная доставлять на поверхность разнообразные грузы: луноходы, возвращаемые аппараты, научные и служебные модули.

Полностью развернутая база поставит вопрос о том, нужно ли человеку возвращаться на Луну и чем там заниматься, кроме обслуживания роботов и съемки селфи.

Потому что такой полигон мог бы решить все текущие проблемы исследования и освоения Луны: сервисная зона приобретала бы практический опыт эксплуатации техники в лунных условиях, технологическая зона изучала бы процессы использования местных ресурсов, строительства и поставляла интересные геологические материалы.

В научной зоне можно было разместить телескопы разных волн, отправлять на разведку лунные происшествия и проводить исследования самой Луны.

Ради истории стоит отметить, что самая ранняя заявленная дата запуска станции назывался 2012 г.

, но с возможностью запуска еще раньше, в 2010 г.

Сотрудничество и изменения

У японцев был большой опыт работы с пенетраторами, поэтому рассматривалась идея объединения «Луна-Глоб» с японской миссией «Лунар-А» (в конечном итоге отмененная в 2007 году).

Интерес Индии к Луне породил планы совместных проектов, и сначала рассматривалась идея сделать «Луна-Глоб Лунобо» и разместить на нем индийский «Чандраян-2», а позже — установить на Луне индийский луноход. Российская посадочная станция.

Но после провала «фобос-группы» в 2011 году российская сторона захотела перенести сроки на 2015 год по переделке конструкции, что не устроило индийцев.

Претерпела изменения и верстка, в «Вестнике НПО им.

Лавочкина» № 1. 4 2010 года можно встретить модель с восьмиугольной солнечными батареями.

Очевидно, станция уже должна была быть долгоживущей.

А в регионе 2010-2011 годов появляется конструкция, неотличимая от реализуемой сейчас «в металле»: солнечные панели перенесены в фундамент станции, манипулятор прекрасно виден.

Окончательный вариант

Проект включили в федеральную космическую программу на 2016-2025 годы, выделили деньги и началась гораздо более активная работа.

Конечно, сроки сдвинулись; к 2019 году не успели, и теперь, по последним новостям, станция должна взлететь 1 октября 2021 года с резервной датой 30 октября.

Также началось сотрудничество с Европейским космическим агентством - в 2013 году.

, Роскосмос и ЕКА договорились, что на Луне-25 воля стенд камеры «Пилот-Д» для съемки процесса посадки.

В журнале «Вестник НПО им.

Лавочкин» №4 2016 Представлены внешний вид, весовые характеристики и комплектация станции.

План полета предполагает полет к Луне с двумя корректировками траектории, переходом на низкую лунную орбиту и посадкой.

Задача посадки на Южный полюс прошла во всех вариантах без изменений.

В результате в качестве основного был выбран район кратера Богуславского.

Вестник НПО им.

Лавочкина №2 2017

Интервью

Эту дату мы поставили год или полгода назад. Дата согласована с НПО имени Лавочкина и определяется как условиями полета, так и массовыми возможностями корабля.

Зная все проблемы, которые у нас есть, могу сказать, что эта дата окончательная.

Раньше ситуация сильно менялась, было много проблем, достаточно упомянуть санкции, из-за которых некоторые системы фактически приходилось разрабатывать заново.

Сейчас мы достигли того уровня готовности, который позволяет назвать эту дату окончательной.

Вы не можете полететь на Луну в любое время; там есть окошки, как для экспедиций на Марс? Дело в том, что космический корабль на самом деле имеет максимальную массу, которую мы можем поставить на борт, а поскольку миссия полярная, то количество топлива, которое мы можем взять, не позволяет нам летать каждый день.

Мы должны выбрать такое время, когда Луна и Земля будут расположены достаточно выгодно друг относительно друга, когда мы сможем взять максимальный запас топлива для выхода на полярную орбиту, внести необходимые поправки на эту орбиту и приземлиться.

Ежегодно есть несколько дат, когда удобно осуществить такой рейс.

Лунный оборот длится примерно один месяц, примерно 12 оборотов в год. Летать можно начиная с лета, но только на пределе того запаса топлива, который у нас есть, а 1 октября — удобная дата, когда у нас будет максимальный запас топлива.

Еще одно важное ограничение: мы должны приехать до наступления лунной ночи.

Лунный день длится примерно 28 дней, около половины из которых — световой день.

Лететь лунным утром не удобно из-за условий баллистики, поэтому получается, что наши удобные даты приходятся раз в месяц, а где-то по лунному дню посадка будет поздно утром, то есть ближе до полудня.

До лунной ночи у нас осталось около недели.

У вас есть две посадочные площадки, когда вы решите, куда полетите? Это не изменится.

Основной площадкой приземления является район, который находится ближе к экватору по отношению к кратеру Богуславский, и решение о приземлении в этом районе будет принято после полета.

Если возникнет чрезвычайная ситуация, потребуется время для решения какой-то проблемы, когда аппарат будет на лунной орбите, мы пропустим Богуславского, а через несколько дней - когда проблема будет решена - приземлимся в запасном районе, в окрестности кратера Манзини.

Основная посадка – номер 11, резервная – № 2 и 3. Интенсивность цвета – это количество воды в почве.

Изображение ИКИ РАН Поскольку это наша первая посадка и эта посадка будет неуправляемой, то точность будет определяться только траекторией.

Устройство не сможет маневрировать и менять место контакта.

Рассчитанный эллипс оказался достаточно большим — 15 на 30 километров, поэтому местность мы выбирали в основном из инженерных соображений, чтобы там не было больших склонов и крупных валунов.

Только следующий аппарат, Луна-27, сможет маневрировать при посадке, а точность приземления Луны-25 будет определяться только тем, насколько хорошо мы знаем ее траекторию на орбите, тормозной импульс, и тогда мы полетим только по маневрирование на высоте.

Аппарат не сможет маневрировать по горизонтальной координате.

Готова ли летная копия устройства? Оно создается.

Сейчас мы находимся на стадии начала сборки летательного аппарата, несмотря на то, что уже прошли множество важных испытаний макетов, позволивших проверить качество отдельных систем.

Почти все летное научное оборудование поставлено в НПО им.

Лавочкина; осталось всего три инструмента, которые мы должны доставить в мае-июне; сейчас, по сути, идет его интеграция, и параллельно с интеграцией идут испытания отдельных систем.

Комплексные испытания, в ходе которых будет проверен весь аппарат, пройдут зимой 2020-2021 годов и весной 2021 года.

Летный образец должен быть готов к запуску в начале лета 2021 года.

Запуск будет осуществлен с космодрома Восточный на корабле "Союз".

ракета-носитель.

Участвуют ли в проекте европейцы? Поскольку в следующем лунном зонде «Луна-27» участвует Европейское космическое агентство – они разрабатывают системы высокоточной управляемой посадки, по их просьбе мы установили на борту телекамеру, аналогичную той, которая будет работать на следующем аппарате.

- для изображения поверхности проводить активные маневры посадки.

Эта камера поможет нам точнее прицелиться или, если видно, что мы приземляемся на крутой склон или большой валун, выполнить маневр уклонения.

А камера, которая должна работать на 27-й Луне, свой первый опыт полета получит на Луне 25. Она не будет управлять посадкой, она будет фиксировать изображение поверхности.

Правда, передавать изображение в эфир он не будет — для этого нужен аппарат орбитальной аппаратуры.

Когда приземлимся, если все пройдет хорошо, мы установим канал радиосвязи и по этому каналу будем передавать запись момента приземления.

Европейцы на этой картине будут практиковать свои алгоритмы обработки изображений, выдачи сигналов.

Как долго прослужит устройство? Год. Перед ним стоят две технологические задачи: успешно приземлиться и пережить лунную ночь.

Научная программа первого лунного периода очень ограничена; нам главное подготовить аппарат к ночи.

В конце концов, это столбы.

Принципиальной разницы с экватором нет, но солнце ниже, восходы позже, а лунная ночь немного длиннее.

Мы будем готовиться к лунной ночи, и главное хорошо ее пережить, чтобы утром «проснуться» продуктивно, чтобы весь период дня отработать для науки.

Размещение будет обеспечиваться РТГ – радиоизотопными источниками энергии на борту; без них не пережить лунную ночь.

Будет ли на борту много научных приборов? Я не могу сказать однозначно, какие инструменты останутся на борту.

Дело в том, что мы превысили массу.

Превышение совсем небольшое, порядка нескольких килограммов, но это проблема, которую еще предстоит решить.

Мы договорились с НПО Лавочкина, что когда произойдет окончательное взвешивание аппарата - не оценка по чертежам, а реальный вес с учетом кабелей, разъемов, всяких деталей, мы определимся с теми аппаратами, которые полетят. .

Необходимо взвесить сам аппарат; при такой большой массе — в несколько тонн — погрешность может быть в пределах нескольких килограммов.

Сейчас все приборы готовы, все приборы могут летать, но когда произойдет такое измерение и при наличии полных баков мы сможем летать, тогда мы наконец поймем, что, возможно, нам придется расстаться с какой-то частью полезной нагрузки.

Но важно отметить, что следующей полетит Луна-27, и на ней полетят все приборы, которые не могут летать на Луне-25. Какие научные проблемы будет решать миссия? У нас есть две основные задачи.

Первое – это изучение лунного полярного реголита, потому что мы понимаем, что он другой, отличный от того, что изучалось и привозилось в 20 веке, потому что этот полярный реголит содержит летучие соединения, в том числе воду.

И второе – изучение лунной экзосферы.

На борту находятся два прибора, которые будут изучать этот реголит на основе дистанционных измерений и прямого контакта.

Это устройство АДРОН-ЛР , который будет облучать поверхность нейтронами, и по альбедо нейтронов мы будем судить, какой там химический состав и сколько там водяного льда.

Второе устройство - ЛИС , лунный инфракрасный спектрометр, который будет установлен на роботизированной руке.

Это прибор с узким полем зрения, который будет смотреть на спектр отраженного инфракрасного излучения.

Поскольку вода и гидроксил оставляют определенные спектральные линии в инфракрасном диапазоне, по регистрации этих линий можно будет оценить содержание воды в веществе, на которое направлен объектив этого прибора.

Кроме того, аппарат будет изучать реголит ЛАЗМА , но уже контактными методами.

Манипулятор снимет верхний слой грунта в районе места посадки, чтобы удалить загрязнения, которые возникнут в результате работы двигателей, а затем возьмет около десятка проб.

Их загрузят в аппарат LASMA, где лазер испарит это вещество.

Газ будут исследовать с помощью масс-спектрометра, и по линиям мы сможем определить химический состав реголита.

Это три инструмента, которые будут изучать лунное вещество, а также будут инструменты, предназначенные для изучения экзосферы — чрезвычайно разреженной газовой оболочки Луны.

Он состоит из плазменного компонента, нейтрального компонента и пылевого компонента.

Устройство ОВЕН будет фиксировать вторичные ионы и нейтральные атомы, выбитые из реголита потоком солнечного ветра, а прибор PmL будет изучать состав и динамику лунной пыли и электрических полей в окрестностях места посадки.

Это очень интересная задача — изучить, как меняется поведение атомов и ионов в течение лунных суток, как лунная пыль левитирует в электрических полях, которые наводятся ультрафиолетовым солнечным излучением.

Лунная экзосфера изучается уже давно, в частности, ее изучал американский аппарат LADEE, но мы будем наблюдать ее поведение в районе полюса, можем увидеть эффекты, которые не наблюдались в экваториальных зонах.

Материал подготовлен для портал N+1 , опубликованное в авторской редакции.

Теги: #Научно-популярные #Космонавтика #Луна-25 #исследования Луны #лунные станции #автоматические межпланетные станции

• Что Вам Следует Знать Об Инструментах Восстановления Данных

  19 Oct, 24

• Сколько Технологий Нужно Яндексу Для Поиска Свежих Документов Практически Мгновенно?

  19 Oct, 24

• Специфический Вирус Delphi

  19 Oct, 24

• Будущее Зависит От Тебя - 3

  19 Oct, 24

• Почему Программистов Не Учат?

  19 Oct, 24

• Как Украсть Миллион?

  19 Oct, 24

• Кит Рабуа: Разработка Стартапов

  19 Oct, 24

• Годовой Отчет Монстра Онлайн-Гемблинга.

  19 Oct, 24

• Передача Видеоданных На Частотах До 100 Мгц На Пк

  19 Oct, 24

• Cucumbertalks: Избегаем Антипаттернов И Пишем Выразительные Скрипты

  19 Oct, 24