Ракета «Фалькон-9» отправила к Луне сразу три зонда. Это первый японский лунный посадочный модуль HAKUTO-R, первый арабский луноход «Рашид» и американский наноспутник для поисков воды «Лунный фонарик». В случае успеха Япония и ОАЭ войдут в клуб стран, чьи аппараты работали на поверхности Луны. До сих пор такое удавалось только СССР, США и Китаю. Одновременно HAKUTO-R станет первым созданным на частные средства зондом, достигшим Луны и вообще какого-либо небесного тела.
Приз — Луна
Проект HAKUTO-R появился благодаря конкурсу, объявленному в 2007 году фондом X Prize и компанией Google. Чтобы победить в соревновании с прозрачным названием Google Lunar X Prize, нужно было на частные средства построить и запустить аппарат на Луну. Зонд должен был мягко прилуниться, пройти по поверхности Селены не менее 500 м и передать изображения и видеокадры высокого качества. Первой команде, справившейся с этим заданием, было обещано $20 млн, а второй — $5 млн. Организаторы неоднократно переносили срок запуска, в последний раз — на конец марта 2018 года. Но и в этот срок никто не уложился. Призовой фонд конкурса так и остался невостребованным.
Тем не менее некоторые команды заявили, что продолжат работу и запустят свои аппараты на Луну даже без вознаграждения. Правда, после завершения конкурса энтузиасты больше не считали себя обязанными создавать подвижные зонды и передавать с поверхности Селены качественную «картинку». Принципиальной целью стала сама мягкая посадка на спутник Земли.
Первым «выходцем» из Google Lunar X Prize, отправившимся к Луне, стал израильский зонд «Берешит» (в переводе с иврита «Бытие»). Он был создан некоммерческим объединением SpaceIL на частные пожертвования. Бюджет миссии десятикратно превысил первоначальную смету и составил $100 млн. Тем не менее это все еще был самый дешевый аппарат, когда-либо пытавшийся мягко сесть на Луну. Увы, в апреле 2019 года «Берешит» разбился при посадке.
Космическое такси
В числе прочих в конкурсе участвовала японская команда HAKUTO. Для решения ее финансовых и юридических вопросов в 2010 году была основана компания ispace. Их разработка — посадочный модуль HAKUTO и луноход SORATO — вошла в пятерку финалистов соревнования. Теперь посадочный зонд отправился на Луну, правда, пока без SORATO. Возможно, японский луноход будет запущен во второй миссии, которая намечена уже на 2024 год.
В отличие от подчеркнуто некоммерческого проекта «Берешит», HAKUTO-R — нынешняя версия HAKUTO — это бизнес-продукт. Его предполагаемая ниша — сравнительно недорогая доставка на Луну небольших приборов. Зонд высотой 2,3 м берет на борт до 30 кг полезной нагрузки.
В первом полете «пассажирами» HAKUTO-R станут луноход «Рашид», принадлежащий Объединенным Арабским Эмиратам, и наноспутник NASA «Лунный фонарик». Это только начало: у ispace уже есть контракты с NASA в рамках многомиллиардной лунной программы «Артемида». Так что японским бизнесменам крайне важно показать себя надежными партнерами.
Ноу-хау HAKUTO-R — особая траектория аппарата. В космосе не летают по прямой: гравитация Земли, Луны и Солнца вносит свои коррективы. Зачастую баллистикам приходится выбирать, что экономить: время или топливо. Команда ispace пошла по пути экономии горючего. Это позволило сделать аппарат легким и, следовательно, предельно удешевить его запуск. В публичном доступе нет информации, во сколько обойдется клиенту удовольствие прокатить свой прибор до Луны в отсеке HAKUTO-R. Но запуск «Фалькон-9» сейчас стоит $67 млн.
Однако, сэкономив топливо, инженеры расплатились временем. Путь до Луны, обычно занимающий несколько дней, для HAKUTO-R растянется на три-пять месяцев. Зонду предстоит удалиться от Земли почти вчетверо дальше, чем Луна, и только там совершить разворот и отправиться навстречу нашему спутнику.
Впрочем, самая трудная часть миссии — не орбитальные маневры, а прилунение. Луна — крайне сложное для посадки небесное тело. Она неоднородна внутри, и это делает ее гравитационное поле таким же неоднородным. Последние минуты перед касанием поверхности, когда аппарат управляется только бортовым компьютером и нет времени исправить какую бы то ни было ошибку, не зря прозваны пятнадцатью минутами ужаса. Автоматические зонды не раз разбивались при попытке мягко сесть на Луну. Например, всего через несколько месяцев после фиаско израильского «Берешита» та же участь постигла индийский «Чандраян-2».
Запланированная точка посадки HAKUTO-R находится в Море Холода. Запасные посадочные площадки выбраны в Озере Сновидений, Заливе Радуги и Океане Бурь. На всякий случай уточним, что все эти поэтичные названия лишь условность. Лунные моря, озера и заливы – это затопленные древней лавой низменности. С Земли они выглядят темными, так что астрономы XVII века посчитали их водоемами. Когда ошибка обнаружилась, названия уже давно прижились.
Арабское завоевание космоса
Луноход «Рашид» — это миниатюрный 10-килограммовый аппарат. Он несет на борту несколько научных приборов: две оптические камеры, одну инфракрасную, микроскоп и зонд Ленгмюра. Последний инструмент будет изучать заряженные частицы, проносящиеся в вакууме над лунной поверхностью.
Ровер должен проработать один лунный день (около 14 земных суток). После этого наступит столь же долгая ночь, когда солнечные батареи лишатся энергии, а температура опустится до минус 170°С. Ни сам «Рашид», ни HAKUTO-R не оснащены ядерными источниками питания и системой обогрева, так что первая же лунная ночь станет для них последней. Такова цена миниатюрности и дешевизны.
Луна — самое изученное небесное тело (просто потому, что ближайшее к Земле). На ее поверхности работали шесть пилотируемых экспедиций и более 15 автоматических станций. На Землю было доставлено почти 400 кг лунного грунта, в основном силами американских астронавтов, но свой вклад внесли советские аппараты и один китайский. Вряд ли в такой ситуации от непродолжительной и скромно оснащенной миссии «Рашида» можно ждать научных прорывов. Но и называть ее бесполезной тоже не следует. Наука — это не только яркие вторжения в Terra Incognita, но и скучное, рутинное накопление данных. Когда эти массивы фактов станут огромными, они могут послужить материалом для важных открытий и глубоких обобщений. Так что лунные экспедиции потеряют смысл лишь когда наш спутник будет изучен так же подробно, как Земля.
И все же главный смысл происходящего, разумеется, политический. Эмираты последовательно конвертируют нефтяные деньги в престиж космической державы. «Рашид» — уже второй межпланетный аппарат ОАЭ. Первым стал зонд «Аль-Амаль» («Надежда»), работающий на орбите Марса с 2021 года.
Успешная посадка HAKUTO-R станет важным событием и для Японии. Правда, страна восходящего солнца не новичок в межпланетных делах. В ее активе блестящие экспедиции «Хаябуса» и «Хаябуса-2», доставившие на Землю пробы астероидного грунта. Но вот на Луну японские аппараты еще не садились.
Важно и то, что HAKUTO-R создан коммерческой компанией без участия государственных космических агентств. Если он успешно прилунится, это станет началом новой эпохи. Коммерческое освоение космоса впервые выйдет за пределы околоземной орбиты и шагнет на другие небесные тела.
Поиск под фонарем
На Луне крайне мало воды, даже в виде льда или пара. Что и неудивительно для безатмосферного тела, температура на котором колеблется от минус 170°С до плюс 130°С в течение местных суток.
Но все-таки в вечно затененных полярных кратерах есть водяной лед. По крайней мере, на это указывают наблюдения с орбиты. Именно этот факт побудил NASA планировать высадку астронавтов и строительство обитаемой базы не где-нибудь, а вблизи южного полюса Селены. Правда, даже в самых темных местах лед составляет в лучшем случае 1–2% грунта. Но и в этом случае добывать воду на месте будет выгоднее, чем возить с Земли.
И все же у астрономов нет полной уверенности, что они верно интерпретировали данные орбитальных зондов.
«Хотя у нас есть довольно хорошее представление о том, что в самых холодных и темных кратерах Луны есть лед, предыдущие измерения давали немного неоднозначные результаты, — объясняет Барбара Коэн из Центра космических полетов имени Годдарда — с научной точки зрения это нормально, но если мы планируем отправить туда астронавтов, чтобы выкопать лед, [растопить] и выпить его, мы должны быть уверены, что он существует».
«Лунный фонарик» (Lunar Flashlight) и должен собрать решающие доказательства. Аппарат не зря назвали фонариком: он почти карманный. Это кубсат, то есть спутник, собранный из нескольких кубических блоков, каждый объемом в литр. А еще у «фонарика» есть луч, точнее, целых четыре луча. Правда, не световых, а инфракрасных. Длина волны лазеров подобрана так, чтобы излучение сильно поглощалось молекулами воды и почти не поглощалось никакими другими веществами.
Кубсат будет кружить по окололунной орбите, в нижней точке опускаясь до 15 км над поверхностью, светить своими лучами в полярные кратеры и принимать отраженное излучение. Если оно вдруг сильно ослабеет, это будет значить, что инфракрасные волны поглощены молекулами льда.
Конечно, так можно найти лед лишь непосредственно на поверхности, а не в толще грунта. Так что положительный результат был бы бесспорен, а вот отрицательный не даст особой информации. Но «фонарик» достаточно дешев, чтобы попробовать, тем более что до Луны его подвезут. Кстати, еще никто не искал воду на небесных телах таким способом, так что это еще и обкатка новой технологии.
Безусловное преимущество кубсата в том, что ему не требуется посадка. Он отделится от HAKUTO-R на подлете к Луне и не будет зависеть от дальнейшей судьбы японского и арабского зондов.
Впрочем, даже полная неудача миссий вряд ли остановит новую лунную гонку, как не остановили ее разбившиеся «Берешит» и «Чандраян-2». В XX веке было всего две лунные державы. Но в 2013 году в этот клуб ворвался Китай, с тех пор успевший впервые в истории посадить луноход на обратную сторону Луны. Технологии XXI века пробудили космические амбиции и у других игроков, государственных и частных. Так что расширение «лунного клуба» — вопрос времени.