Зонд LRO измерил расстояние до индийского аппарата «Викрам» с помощью лазера
NASA впервые успешно испытало технологию определения расстояния с окололунной орбиты до объекта на лунной поверхности. При этом лазерный луч с высотомера LOLA американской лунной автоматической орбитальной станции LRO, направленный в сторону индийского посадочного аппарата «Викрам», находящегося на поверхности естественного спутника Земли, отразился от него и был зафиксирован.
Эксперимент прошел 12 декабря 2023 года, однако агентство объявило о нем только сейчас. Во время эксперимента индийский посадочный аппарат «Викрам» находился недалеко от кратера Манзинус в районе Южного полюса Луны, а LRO летал по окололунной орбите. Когда расстояние между ними составило около 100 километров, с высотомера LRO в сторону «Викрама» были направлены лазерные лучи. Один из них отразился от крошечного лазерного уголкового отражателя NASA, установленного на корпусе индийского аппарата, и был зафиксирован высотомером LOLA, что подтвердило успешное проведение испытания. Как отметили в агентстве, высотомер зафиксировал отраженный лазерный луч только с восьмого раза.
Отправка лазерных импульсов в направлении объекта и измерение времени, необходимого лазерному лучу для отражения и возвращения — широко используемый способ измерения расстояния до спутников на околоземной орбите с Земли. Однако использование этого же метода в обратном порядке (посылая лазерные импульсы с движущегося по орбите космического аппарата на неподвижный) открывает много возможностей для дальнейших исследований Луны, считают ученые.
«Мы показали, что можем обнаружить наш отражатель на поверхности Луны с орбиты. Следующий шаг — усовершенствовать технику, чтобы она могла стать обычной для исследований, в которых будут использоваться подобные инструменты в будущем», — сказала руководитель эксперимента из Центра космических полетов имени Годдарда NASA Сяоли Сан.
Отражатель Laser Retroreflector Array размером всего 5 см состоит из восьми кварцевых призм виде угловых кубов, установленных на куполообразной алюминиевой рамке. По словам ученых, устройство простое и долговечное, не требует ни питания, ни технического обслуживания и может прослужить десятилетия. Его конфигурация позволяет отражать свет, поступающий с любого направления, обратно к его источнику. Похожие уголковые отражатели размером с чемодан были установлены на ступенях лунных посадочных модулей «Аполлонов». Отражая лазерный луч обратно на Землю, такие устройства позволили определить, что Луна удаляется от нашей планеты со скоростью 3,8 см в год.
Новое поколение крошечных лазерных отражателей имеет еще больше применений, чем их более крупные предшественники. Так, например, на Международной космической станции они используются в качестве точных маркеров, которые помогают автоматическим грузовым космическим аппаратам выполнять стыковку. Как отмечают ученые, в будущем с помощью таких устройств можно будет совершать посадку на поверхность Луны даже пилотируемых аппаратов в темноте или определять местоположение космических аппаратов, уже находящихся на поверхности, помогая астронавтам или беспилотным космическим аппаратам совершать посадку рядом с ними.
При этом, как отмечают в NASA, ученым еще предстоит проделать большую работу, прежде чем полноценно использовать лазерные отражатели возвращатели на Луне. Самое большое препятствие для их внедрения сейчас — нехватка высотомеров. Прибор LOLA, который есть у LRO, проработал уже 13 лет, что значительно превышает его срок эксплуатации, и пока это единственный такой прибор, который находится на окололунной орбите. Кроме того, прибор не был предназначен для точного определения местоположения целей на поверхности, его цель – картографирование рельефа Луны.
Высотомер LOLA направляет одновременно пять лазерных лучей на Луну и измеряет, сколько времени требуется каждому из них, чтобы отразиться обратно. Чем быстрее возвращается свет, тем меньше расстояние между LOLA и поверхностью, следовательно, тем выше высота этой части поверхности. При высоте орбиты 100 км след каждого лазерного луча всего 10 метров в диаметре. Поскольку между следами лучей на поверхности довольно большое расстояние, вероятность того, что лазерный луч попадет точно на отражатель во время каждого пролета лунного орбитального аппарата над посадочным модулем, небольшая.
Планируется, что несколько таких отражателей будут установлены на борту государственных и частных луноходов. В том числе – один из них есть на борту посадочного аппарата JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований) SLIM, который должен сегодня совершить мягкую посадку на Луну.
