Разбор полета: падение «Афины» подтвердило сложность посадок на Луну
С Луной всё непросто: негостеприимность спутника подтвердила попытка мягкого прилунения аппарата Nova-C (Athena) компании Intuitive Machines. Посадка "Афины" прошла еще хуже, чем у предыдущего аппарата этой компании "Одиссея" — на этот раз модуль не только перевернулся, но и сразу же потерял доступ к солнечной энергии. Ее недостача не позволила выполнить ни один из элементов программы исследований, в центре которой был поиск водяного льда. Провал «Афины» стал ещё одним ударом по Commercial Lunar Payload Services (CLPS) — программе NASA, направленной на привлечение частных компаний для доставки научных приборов и технологий на Луну.
"Афина" в полете
Напомним: полет IM-2 (Intuitive Machines 2) в рамках программы НАСА CLPS, начался 27 февраля 2025 года на стартовом комплексе LC-39A Космического центра имени Кеннеди во Флориде с пуска ракеты-носителя Falcon 9 Block 5. Впервые к Луне направлялись сразу три автоматических посадочных аппарата, два американских и один японский: помимо Nova-C (Athena), в пути были Blue Ghost M1 фирмы Firefly Aerospace и Hakuto-R M2 (Resilience) компании iSpace.
В отличие от двух последних аппаратов, запущенных 15 января 2025 года на «долгую» траекторию с низкоэнергетическим переходом, «Афина» следовала по более традиционному маршруту: ракета-носитель вывела модуль на переходную орбиту с апогеем 367 500 км, который примерно соответствовал расстоянию от Земли до Луны в тот момент.
Эллипсы гомановского перехода менее энергоэффективны, из-за чего не так популярны для лунных зондов в последнее время. Они больше приспособлены для пилотируемых полетов, в которых экипаж спешит достичь Луны, чтобы минимизировать риски и потребление ресурсов.
Однако Nova-C — единственный в истории автоматический посадочный аппарат, двигатели которого работают не на долгохранимом самовоспламеняющемся топливе типа «азотный тетраоксид — гидразин», а используют криогенные компоненты «жидкий кислород — жидкий метан».
Такое топливо даже в хорошо теплоизолированных баках медленно и постоянно испаряется, его трудно поддерживать в жидком состоянии в течение длительного времени, из-за чего с маневрами следует поторопиться.
«Афина» выполнила первую коррекцию траектории 28 февраля, вторую — 1 марта, и третью — 2 марта. К разочарованию наблюдателей, Intuitive Machines не опубликовала точных данных о параметрах траектории полета (еще более странно, что от этого воздержались и в NASA).
3 марта, после продолжительной (492 секунды) работы главного двигателя «Афина» успешно вышла на окололунную орбиту, причем без перехода, сразу на низкую, высотой 100 км. Это стало возможным благодаря мощному двигателю с тягой 3,1 кН (316 кгс), который позволил пропустить промежуточные эллипсы.
Параметры орбиты в этот раз оказались оптимальными, в отличие от предыдущих попыток. Посадку запланировали на 6 марта, причем из-за указанных выше ограничений двигательной установки отложить её было невозможно. Напомним: в предыдущем проекте IM-1 между выходом на орбиту и посадкой прошло менее суток.
После 39 витков вокруг Луны условия освещения в расчетном районе посадки стали благоприятными. 6 марта круговая орбита была скорректирована: перицентр ее снизился до 10 км, что является стандартной процедурой для большинства лунных экспедиций.
Когда «Афина» достигла перицентра орбиты, двигатель снова включился, чтобы начать динамический спуск. Последний занял около 12 минут. Тяга регулировалась, но большую часть времени составляла около 90% от номинала. В конце пути модуль перешёл из наклонного положения в вертикальное (маневр питч-овер) примерно в 2 км от места посадки и на высоте около 450 м. Это позволило системе наведения и навигации выбрать оптимальную зону спуска, избегая кратеров, камней и чрезмерных склонов.
Посадка в облаке пыли и авария
За три минуты до прилунения начался терминальный участок спуска, поскольку «Афина» вошла в облако лунной пыли, поднятое с поверхности двигателем. Пыль мешала работе лазерных и дальномерных приборов и блокировало радиосигналы.
После того как связь была восстановлена, выяснилось, что «Афина» успешно прилунилась. Однако одна из двух радиоантенн потеряла сигнал. Чтобы предотвратить наихудший сценарий, как было при опрокидывании "Одиссея" в проекте IM-1, команда Intuitive Machines перевела «Афину» в безопасный режим энергосбережения.
В течение 38 минут продолжался анализ ситуации. Было четко установлено, что прилунение произошло 6 марта в 17:28 UTC в районе горы Монс-Мутон (84,8º ю.ш., 29,14º в.д.) со скоростью 1 м/с, в 400 м от точки, предсказанной NASA, и в 250 м от точки, предсказанной Intuitive Machines.
«Афина» стала первым аппаратом, опустившимся на самом близком (160 км) расстоянии от южного полюса Луны. При этом было обнаружено, что солнечные батареи не вырабатывают достаточно энергии. Выяснилось, что основной двигатель не выключился после контакта с поверхностью, а продолжал работать, создавая незначительную тягу.
Непонятно, с чем это было связано — с отсутствием информации о касании грунта или проблемами в двигательной установке. «Афина» лежала на поверхности боком. Возможно, работающий двигатель тащил вертикально стоящий аппарат вдоль по неровному грунту, или наоборот, модуль находился в неправильном положении в момент прилунения, и двигатель продолжал работать, когда не все опоры касались поверхности.
В любом случае, зонд лег на бок полностью работоспособным при стабильной связи с Землей (в этом последнем пункте меры, принятые компанией после неудачи с "Одиссеем", оказались эффективны), однако солнечные батареи «Афины» не вырабатывали достаточно энергии, чтобы поддержать активность бортовых систем.
Предположительно, это связано с тем, что "Афина" оказалась на дне небольшого кратера, куда практически не проникают лучи Солнца.
Вблизи Южного полюса солнце стоит очень низко над горизонтом, и значительная часть поверхности упавшей «Афины», включая солнечные батареи, оказалась в тени. В результате аккумуляторные батареи аппарата разрядились, и 7 марта в 05:45 UTC произошла «потеря основного сигнала».
Хотя компания Intuitive Machines не предоставила никакой дополнительной информации о своем аппарате, NASA «проявило тактичность» и только 7 марта объявило о провале проекта: «Любые попытки связаться с аппаратом в будущем исключаются».
Потери и еще потери
«Афина» едва прожила день на поверхности Луны. По крайней мере, ее брат «Одиссей», который также упавший набок, промучался на Луне целую неделю. Однако в отличие от аварии первого аппарата с относительно скромной научной нагрузкой, провал IM-2 имел гораздо более серьезные последствия.
В первую очередь, это потеря инструмента NASA PRIME-1 (Polar Resources Ice Mining Experiment-1), который включает в себя бур TRIDENT (The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain), способный проникать в реголит на глубину до одного метра, и масс-спектрометр MSolo. PRIME-1 предназначался для поиска следов летучих веществ, в основном водяного льда, в реголите на южном полюсе Луны. Команда Intuitive Machines мужественно привела инструмент в действие, но из-за того, что модуль лежал на боку, бур не смог достичь поверхности. После отмены программы ровера VIPER, который должен был нести аналогичный бур, NASA придётся искать новый космический аппарат для этого прибора.
Помимо этого, были потеряны:
прототип мобильной сети 4G LTE от компании Nokia;
центр обработки данных Freedom от Lonestar Data Holdings;
радиометр LRAD от немецкого космического агентства DLR;
спектрометр PLWS от NASA, поставленный венгерской компанией Puli Space Technologies;
лазерный ретрорефлектор LRA от космического центра имени Годдарда NASA.
Также были утрачены:
оригинальный «попрыгунчик» Micro Nova (μNova) Grace от компании Intuitive Machines, который должен был прыгать по поверхности Луны в постоянно затенённый кратер;
10-килограммовый луноход-мобильная автономная разведывательная платформа MAPP (Mobile Autonomous Prospecting Platform), на котором также находился микроровер AstroAnt Массачусетского технологического института.
Казалось, мало было проблем: в дополнение ко всему прочему, зонд NASA Lunar Trailblazer, запущенный вместе с «Афиной», также был объявлен потерянным и не смог выполнить свою задачу по поиску летучих веществ в затенённых кратерах с орбиты, хотя неудача этого проекта не связана с проблемами устойчивости Nova-C.
Единственным успехом "Афины" стал снимок, сделанный микроровером «Яоки» (ヤオキ) — луноходом, изготовленным японской компанией Dymon и весящим всего 598 граммов. Ему удалось отправить изображение на Землю, но и он не смог перейти в рабочее положение.
Но есть и хорошая новость: звездно-полосатый флаг, который должен был отправиться на Луну на корабле Apollo 16 в 1972 году, но не попал тогда на борт, теперь покоится на поверхности нашего спутника — туда его доставила «Афина»...
У НАСА в лунной программе две трети брака
Программа CLPS потерпела уже три поражения: потерян зонд Peregrine компании Astrobotic и два аппарата Nova-C компании Intuitive Machines. Утешает только успех Blue Ghost M1.
На данный момент CLPS, на которую уже потрачено около миллиарда долларов, имеет 75% неудачных попыток посадки на Луну. И это уже не говоря об ущербе, нанесённом репутации NASA и США в разгар лунной гонки с Китаем, который — напомним — имеет на данный момент стопроцентный успех в своей лунной программе.
Впрочем, Intuitive Machines планирует ещё два полета в рамках программы CLPS. В 2026 году в район Рейнера Гамма на Луну отправится третий модуль Nova-C, а в 2027 году — на южный полюс полетит четвертый (хотя зона посадки может быть изменена).
Эксперты уверены, что Intuitive Machines, предстоит усердно поработать над улучшением системы посадки лунного модуля. Вертикальная компоновка зонда, оправданная наличием боковых солнечных батарей, тем не менее, вызывает вопросы, также как громоздкие опоры (их шесть). Известно: чем больше у техники деталей, тем больше отказов. И это в дополнение к небольшому опыту работы с криогеникой за пределами низкой околоземной орбиты.
NASA вновь решилось поставить всё на одну карту, что может привести к новым проблемам в американской лунной программе.
