Штурм Луны: частные компании ищут на спутнике Земли воду и редкие металлы
Проблемы, которые сопровождали экспедицию на Луну, "заснувшего" сегодня американского посадочного аппарата "Одиссей", не означают, что в штурме Луны частными компания возникнет длительная пауза. Уже в мае на спутник Земли попытается сесть "Голубой призрак" еще одного американского космического стартапа. О причинах новой лунной гонки, аппаратах, нацеленных на Луну, и расписании прилунений до конца этого года - в нашем обзоре.
В начале 70-х годов прошлого века в образцах лунного грунта, доставленных на Землю американскими астронавтами и советскими автоматическими станциями ничего полезного ученые не обнаружили. На десятилетия интерес к естественному спутнику Земли был утрачен. Новая лунная гонка стартовала во многом благодаря российскому научному прибору ЛЕНД, установленному на американский лунный аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter, который вышел на окололунную орбиту в 2009 году. Его данные подтвердили наличие в грунте большого количества воды.
Научный руководитель Института космических исследований, академик РАН Лев Зеленый сообщил, что «Исследование [лунного] грунта современными методами показали наличие в нем высокой концентрации тория, достаточного для промышленной добычи. А раз есть торий, то есть и другие редкоземельные металлы, а также металлы группы платины, которых на Земле становится все меньше».
В результате на Луну устремились ведущие космические державы: США с программой «Артемида», Китай с программой «Чанъэ», Индия с «Чандраян» и, конечно, Россия с продолжением программы «Луна».
Туда же устремились, правда с переменным успехом, и частные компании. В этом году штурм Луны частниками обещает быть особенно мощным. Ниже - проекты частных компаний по исследованию Луны, которые планируется осуществить в этом году
Blue Ghost 1
«Синий призрак» - редкий вид светлячков, обитающий в юго-западном регионе США, известный своим характерным голубым свечением. Запуск посадочного аппарата Blue Ghost, созданного американской компанией Firefly на ракете Falcon 9, планируется в мае этого года
Посадочный аппарат высотой 2 м, диаметром 3,5 м и массой 150 кг создан таким образом, чтобы его можно было легко адаптировать для размещения приборов различных заказчиков. Во время своей первой миссии Blue Ghost должен доставить к вулканическому объекту Монс Латрейль в Море Кризисов более десятка научных приборов для сбора и исследования на месте образцов реголита.
Вот некоторые из них: приборы для быстрой термической разведки недр (LISTER); Lunar PlanetVac (LPV); светоотражатель нового поколения (NGLR); определитель уровня сцепления с реголитом (RAC); электродинамический пылезащитный экран (EDS); гелиосферный рентгеновский тепловизор лунной среды (LEXI); лунный магнитотеллурический эхолот (LMS); экспериментальная аппаратура с лунным ГНСС-приемником (LuGRE;, стереокамера для исследования поверхности лунного шлейфа (SCALPSS).
Будут проверены возможности глобальной навигационной лунной спутниковой системы и средств защиты радиационно-стойкого компьютера (RadPC) от радиации и лунной пыли. Для работы всех приборов платформа Blue Ghost может предоставить 300 Вт электроэнергии, вырабатываемых солнечными батареями.
Разработка и изготовление трех посадочных аппаратов Blue Ghost производилась компанией Firefly и частично финансировалась NASA в рамках Инициативы по предоставлению коммерческих услуг по доставке лунной полезной нагрузки (CLPS) на общую сумму почти 230 миллионов долларов. Предполагается, что запуск второго посадочного аппарата Blue Ghost состоится в 2026 году. Посадка будет произведена на невидимой с Земли стороне Луны.
Griffin
Американская частная компания Astrobotic тоже разработала посадочную платформу для доставки грузов на Луну. Эта тяжелая платформа, названная Griffin, должна стартовать на ракете Falcon Heavy в ноябре и доставить на поверхность луноход VIPER (Water hunting Volatiles Investigating, Полярный исследователь летучего вещества), разработанный NASA.
Предполагается, что посадочная платформа Griffin весом более 600 кг. сможет доставить на поверхность Луны различный груз общим весом до 625 кг и обеспечить его электроэнергией и связью в течение 14 земных дней. Для луноходов и других крупных грузов на «Гриффине» есть специальный адаптер и спусковые рампы.
Конструкторы рассчитывают, что автономные сенсорные системы и четыре амортизирующие опоры обеспечат безопасную и точную посадку «Гриффина» даже на пересеченной местности. Для этого на ней установлены доплеровский лидар и запатентованная компанией Astrobotic система относительной навигации на местности (TRN), которые должны обеспечить точность посадки до 100 м. Безаварийной посадке должен помочь и сканирующий лидар для обнаружения склонов, камней, кратеров и других опасностей (размером более 15 см) и облета их во время посадки.
На посадочной платформе Griffin семь «маршевых» двигателей для выхода на трассу полета к Луне, коррекции траектории, выхода на окололунную орбиту, торможения и посадки. Коме того, четыре блока двигателей ориентации поддерживают ориентацию аппарата на протяжении всего полета.
Электроэнергией платформа Griffin обеспечивается с помощью солнечных батарей, отслеживающих направление на Солнце и литий-ионного аккумулятора, где эта электроэнергия накапливается.
После посадки платформы в районе Южного полюса на поверхность съедет луноход VIPER, который будет исследовать области постоянного затенения в кратерах. Ожидается, что именно эти места могут содержать отложения водяного льда, которые позже могут стать ресурсом для будущих пилотируемых миссий.
Размер VIPERа — 1,5 м х 1,5 м х 2,5 м. Вес — 430 кг. Электроэнергией он обеспечивается аккумулятором и солнечной батарей (максимальная мощность — 450 Вт). Передвигаться будет на четырех колесах с максимальной скоростью 800 м/ч. Управлять луноходом будут специалисты Исследовательского центра Эймса, которые разработали его программное обеспечение и систему контроля. Поскольку неизвестно, какой будет почва в месте его посадки — твердой или рыхлой, планетоход обеспечен беспрецедентной маневренностью и проходимостью. VIPER сможет двигаться в любом направлении, вбок и по диагонали, и даже вращаться на месте. Если он встретит на своем пути мягкую почву, то сможет «ходить» колесами, перемещая каждое колесо по отдельности.
VIPER оснащен фарами для работы в теневых местах кратеров. Конструкторы рассчитывают, что луноход сможет пережить несколько лунных ночей и проработает не менее 100 земных дней после посадки.
На борту лунохода установлены:
- Система спектрометров NIRVSS для выявления воды под поверхностью;
- Инструменты для наблюдения за лунными операциями с масс-спектрометром MSolo;
- Буровая установка TRIDENT (длина бура 1 м) для получения и последующего анализа образцов почвы.
Изначально NASA планировало запустить VIPER в 2022 году. Тогда стоимость миссии составила $250 млн. Однако запуск был отложен до конца 2023 года, а потом и на конец 2024 года, чтобы успеть завершить работы по увеличению срока службы лунохода с 14 до 100 дней. Это, в свою очередь, увеличило его стоимость, по данным NASA, до $433,5 млн. Astrobotic отказалась раскрывать окончательную стоимость проекта.
Запуск платформы Griffin станет второй попыткой компании Astrobotic добраться до Луны. Первая - прилунение посадочной платформы Peregrine - закончилась неудачно. Она не смогла затормозиться и после облета Луны сгорела в атмосфере Земли 8 января этого года.
HAKUTO-R «Устойчивость»
Японская частная компания Ispace разработала свой посадочный аппарат HAKUTO-R, второй экземпляр которого получил собственное название Resilience ("Устойчивость"). Он будет запущен к Луне ракетой-носителем Falcon 9 в этом году (дата не уточняется). Resilience должен доставить туда микропроходец HAKUTO, разработанный европейским филиалом японской компании Ispace при софинансировании Люксембургским космическим агентством.
Масса четырехколесного HAKUTO всего около 5 кг, габариты - 26 х 31,5 х 54 см. Этот микрпроходец должен сделать высококачественные снимки поверхности с помощью вынесенной вперед HD-камерой, а также собрать образцы камней с помощью установленной в передней части корпуса лопаты. Информация с микропроходца и команды на него будут передаваться через ретранслятор на посадочном аппарате наземным Центром управления полетом.
Кроме микропроходца на посадочном аппарате Resilience размещается устройство для электролиза воды, модуль для экспериментов по производству продуктов питания, Радиационный зонд дальнего космоса и памятная пластина по мотивам аниме-сериала Gundam.
Это вторая попытка компании Ispace посадить на Луну HAKUTO-R. Первая попытка посадки HAKUTO-R с микроровером «Рашид», созданным в Объединенных Арабских Эмиратах, и японским трансформируемым лунным роботом "Сора-Q" в апреле прошлого года, закончилась провалом. Связь с посадочным аппаратом была потеряна, он разбился.
IM-2
В декабре американская компания Intuitive Machines планирует предпринять вторую попытку (IM-2) доставить к Южному полюсу Луны второй посадочный аппарат Nova-C с различными грузами и научным оборудованием.
Посадочный аппарат Nova-C представляет собой шестигранник высотой 3,938 м, диаметром 2 м, с шестью посадочными опорами. Электроэнергию, общей мощностью 788 Вт (200 Вт на поверхности Луны), Nova-C получает от солнечных батарей и литий-тонных аккумуляторов.
Интересно, что в качестве горючего и окислителя для главного двигателя VR900 посадочного аппарата Nova-C тягой 4000 Н использовал метан (420 кг) и кислород (839 кг), вытесняемые газообразным гелием (17 кг). Считается, что использование жидкого метана и кислорода является перспективной технологией для полетов в дальний космос.
Вес полезной нагрузки на платформах Nova-C может достигать 100 кг. В этот раз на посадочном аппарате размещены устройства для эксперимента Polar Resources Ice-Mining Experiment-1 (PRIME-1), который состоит из бура The Regolith Ice Drill for Exploring New Terrain (TRIDENT) и масс-спектрометра MSolo. Грунт будет извлечен буром с глубины около метра а масс-спектрометр проанализирует летучие вещества.
Кроме того, на Nova-C планируется разместить чешскую полезную нагрузка MiniPIX TPX3 для мониторинга радиационного поля на Луне с целью решения проблемы защиты экипажей и оборудование от негативного воздействия космических лучей, а также, лазерно-отражательную матрицу для точного определения места посадки.
Помимо этого, основного эксперимента, планируется протестировать сеть связи 4G / LTE, разработанную компанией Nokia: микролуноход, разработанный компанией Lunar Outpost, будет тестировать связь с базовой станцией, размещенной на посадочном аппарате, с различных расстояний удаляясь от Nova-C до 2 км.
Кроме микролунохода от Nova-C должен отделиться аппарат Micro-Nova, который прыжками попытается достичь ближайшего кратера, чтобы передать оттуда снимки с высоким разрешением и научные данные через Nova-C на Землю.
Перед посадкой от IM-2 планируется отделить спутник связи, который находясь на окололунной орбите облегчит связи между посадочным аппаратом и наземными станциями.
Первая попытка компании Intuitive Machines доставить на Луну посадочный аппарат IM-1 «Одиссей» окончилась, по сути, провалом. 23 февраля после не вполне мягкой посадки в 1,5 км от расчетной точки в 300 км от Южного полюса посадочный модуль подломил одну из посадочных опор, упал набок и потому не смог выполнить ни одного пункта из своей программы работ. Тем не мене, американцы объявили, что это первый американский космический аппарат, совершивший мягкую посадку на Луну более чем за полвека.
