Неделя на Луне: что в активе у "Одиссея"?
Сегодня в 22:00 по Москве техасская компания Intuitive Machines подведет итоги полета своего зонда Nova-C ("Одиссей") на Луну. Скорее всего, будет объявлено о прекращении работы аппарата после примерно недели пребывания на спутнике Земли по причине исчерпания заряда солнечных батарей. Издание "Pro Космос " рассказывает о результатах этого проекта.
"Одиссей": выше человека, но ниже посадочного модуля "Аполлона"
Nova-C (другое название - "Одиссей") — это автоматический лунный посадочный аппарат, разработанный частной техасской компанией Intuitive Machines в рамках конкурса Lunar-X-Prize, объявленного Google в 2007 году. После того, как соревнование окончилось ничем, Nova-C был предложен NASA на коммерческой основе и в мае 2019 года был выбран космическим агентством США для участия в программе коммерческой доставки полезных грузов на Луну (Commercial Lunar Payload Services) «в поддержку» пилотируемой программы Artemis.
Поскольку изначальную задачу программы — доставку пяти научных полезных нагрузок в Океан Бурь к июлю 2021 года — выполнить не удалось, в начале 2023 года цель миссии была изменена на прилунение в южный полярный регион спутника Земли.
Для того, чтобы понять, что сделал и чего не сделал аппарат, разберемся в его устройстве. Nova-C построен по современным технологиям и имеет негерметичное исполнение.
Одними из наиболее важных компонентов являются сферические баки жидких компонентов топлива — метана и кислорода. Они располагаются друг над другом, благодаря чему модуль построен вертикально и «имеет стройную фигуру». Благодаря этому Nova-С — первый из космических аппаратов нового времени, использующих криогенные компоненты топлива в посадочной двигательной установке.
Рядом с топливным отсеком находится блок навигации. По бокам расположены два баллона со сжатым гелием (используется для вытеснения компонентов топлива в камеру сгорания). Два других бока заняты солнечными батареями. Как и верхняя панель, они подзаряжают аккумуляторы. Теплозащитный радиационный экран в основании корпуса предотвращает поглощение огромного количества тепла, выделяемого струей от работающего двигателя при прилунении.
Имея стартовую массу 1910 кг, высоту в 4 метра и ширину в 1,6 метра (по посадочным опорам), аппарат от Intuitive Machine вдвое выше обычного человека, но намного ниже лунного модуля LM, который доставлял на Луну астронавтов во время миссий Apollo. Nova-C крупнее китайского лэндера «Чанъэ-3» и соизмерим с индийским «Чандраяном-2» и российской «Луной-25».
Полезная нагрузка
Ожидалось, что после посадки модуль проработает две недели, то есть один лунный день. Он мог сохранять работоспособность только при солнечном свете и не предназначался для того, чтобы выдерживать низкие температуры лунной ночи (в отличие от российской «Луны-25», которая имела такую возможность благодаря радиоизотопному термоэлектрогенератору). Известно, что индийский «Чандраяан», как и американский аналог, проработал всего 14 дней и замерз лунной ночью. Из-за сильного холода вышло из строя все его оборудование, прежде всего, намертво замерзли аккумуляторы, которые даже после восхода солнца не были способны заряжаться…
На борту Nova-C были установлены следующие приборы, представленные NASA:
- демонстратор навигации LN-1 — проверка автономной навигации для будущих операций на окололунной орбите и поверхности Луны (этот прибор разработки Центра Маршалла уже летал на МКС);
- стереокамеры для изучения взаимодействия выхлопа с лунной поверхностью SCALPSS — предполагалось записать видео- и фотосъемку «шлейфа» посадочного аппарата (когда выхлоп его двигателя начинает воздействовать на поверхность) до тех пор, пока двигатель не выключится. Эксперимент, имеющий решающее значение для разработки будущих лунных и марсианских лэндеров, создан Центром Лэнгли и использует технологию камеры, установленной на марсоходе Perseverance (Mars 2020);
- приемник радионаблюдения за ближней боковой поверхностью Луны ROLSES — низкочастотная аппаратура разработки Центра Годдарда для определения плотности заряженной оболочки в зависимости от высоты над поверхностью. Измерения помогут будущим исследовательским миссиям, подсказав, окажет ли влияние «лунная ионосфера» на отклик антенны на поверхности, а также подтвердят возможность наблюдать и отображать всплески солнечного радиоизлучения для радиообсерватории, установленной на поверхности Луны;
- навигационный доплеровский лидар для точного измерения скорости и дальности NDL — лазерный датчик-определитель дальности, состоящий из трехлучевой оптической головки и блока радиоэлектроники. Прибор разработки Центра Лэнгли должен обеспечивать чрезвычайно точное определение скорости и дальности во время спуска и посадки;
- радиочастотный масс-метр — устройство для измерения уровня топлива в баках. Прибор, уже летавший на МКС, использует радиоволны «сверхнизкого уровня мощности» для мониторинга запасов топлива и определения поведения жидкости;
- решетка лазерных ретрорефлекторов LRA — набор из восьми уголковых отражателей (зеркальных призм, используемых для измерения расстояния) для точного определения положение NOVA-C.
Кроме того, на борту находилась следующая коммерческая полезная нагрузка:
- SPACEBIT Rover — мини-луноход, предназначенный для демонстрационных операций на поверхности;
- камера EagleCAM — автономная «гоу-прошка», отделяемая непосредственно перед прилунением для съемки шлейфа пыли во время спуска NOVA-C. Впервые камера должна была сделать «со стороны» кадры аппарата, совершающего посадку на другое небесное тело;
- телескоп ILO-X — эксперимент Международной ассоциации лунных обсерваторий для получения изображений рукава галактики Млечный Путь с поверхности Луны, а также для других проверок технологий, включая функциональность и живучесть приборов в лунной среде. На ILO-X стоит та же камера, что и на EagleCAM;
- Tiger Eye — коммерческий датчик радиации, модифицированный для применения в космосе. Он ранее уже летал на МКС и его предполагалось проверить в лунной среде;
- лаборатория галактического наследия GLL — «пассивное хранилище данных» (металлические таблички с гравировкой, содержащий информацию о Земле), аналогичное золотым пластинкам, которые стоят на «Вояджерах».
Семь суток славы
Предполагалось, что в случае успеха «Одиссей» совершит следующее прилунение после миссии Apollo 17, состоявшейся в декабре 1972 года, более полувека назад. Особенно примечательно то, что это первый аппарат, использующий метан и кислород в качестве жидкого топлива для посадки на Южный полюс Луны.
15 февраля 2024 года Nova-C был запущен на ракете Falcon-9 v1.2 (Block 5) компании SpaceX, взлетевшей с исторического стартового комплекса в Космическом центре имени Джона Кеннеди во Флориде. После разделения ступеней первая вернулась в посадочную зону во Флориде и выполнила приземление, а вторая ступень вышла на орбиту и вывела космический аппарат на траекторию полета к Луне. После отделения Nova-C начал автономный полет; положение в пространстве стабилизировалось системой реактивного управления на сжатом газе.
После перелета последовал маневр выхода на окололунную орбиту, изменения параметров последней, и ориентация модуля в посадочное положение, после чего основной двигатель включился на точное торможение. Непосредственно перед прилунением предполагалось отсканировать местность для определения того, безопасная ли расчетная точка для посадки (район вблизи полюса затемнен, выполнить точную картографию по результатам съемки с Земли или с окололунной орбиты не представляется возможным), не содержит ли она крупных камней, горок, или кратеров.
Специалисты (и пиарщики) очень надеялись, что если все пойдет по расчетам, это будет «вторая высадка американцев на Луну после более чем пятидесятилетней паузы». Однако незадолго до прилунения было обнаружено, что основные посадочные лазерные дальномеры не работают, поскольку не были включены перед стартом («забыли снять с предохранителя»). Программное обеспечение быстро перенастроили для использования для процедуры посадки полезной нагрузки NASA — лидара NDL. Благодаря изменению программного обеспечения EagleCam, которую надо было десантировать на Луну во время спуска Nova-C, не сбрасывалась.
22 февраля 2024 года Nova-C совершил посадку на Луну. После первых победных реляций в СМИ эксперты обратили внимание, что компания Intuitive Machines несколько часов не сообщает никаких подробностей и не предоставляет никакой видео- и фотоинформации. Ясно: с аппаратом что-то не то.
И только на последовавшей позже пресс-конференции стало понятно, что при посадке на Луну модуль опрокинулся и лег на бок. Контакт с ним был установлен, но по каким-то причинам поток полезной информации превратился в пересыхающий ручеёк. Активные научные и коммерческие полезные нагрузки работали, собирая данные во время полета на Луну и во время спуска на поверхность, но… что произошло?
Некоторые антенны были повреждены, отсюда и невозможность нормального радиообмена. Во время пресс-конференции говорилось, что «специалисты перенастраивают систему обмена данными для передачи научной информации».
Что в итоге?
Точка прилунения расположена в 1,5 км от планового места посадки; точное ее местоположение было определено с искусственного спутника Луны LRO, принадлежащего NASA. Оставались надежды на то, что «первые изображения лунной поверхности ожидаются в ближайшие дни; а сбрасываемую камеру EagleCam, возможно, можно будет использовать позже».
Посадка состоялась, но результаты ее далеки от ожидаемых. Впрочем, разработчики (как обычно) полагают, что они находятся в полшаге от победы: Nova-С стоит всего-то 118 миллионов долларов, что значительно ниже по сравнению с другими лунными посадочными проектами. Считается, что китайский «Чанъэ-3» стоит около 219 миллионов долларов (с учетом инфляции на сегодня это более 316 миллионов долларов), не говоря уж о затратах на самую амбициозную американскую программу Apollo, которые составили ошеломляющие 25 миллиардов долларов (по сегодняшним ценам — около 200 млрд долларов).
Значительно снизить стоимость всей миссии удалось также из-за использования ракеты-носителя Falcon 9, пуск которого стоит от 60 до 77 миллионов благодаря технологии многоразового применения первой ступени, позволяющей удерживать цену на низком уровне. Правда, говорят, стоимость индийской миссии на Луну составляла от 74 до 40 миллионов долларов…
