Полярная экспедиция: зачем Россия возвращается на Луну впервые за 46 лет

11 августа 2023 года с космодрома «Восточный» стартовала ракета «Союз 2.1б» с российской межпланетной станцией «Луна—25». Это первый отечественный лунный зонд с 1976 года. На следующей неделе аппарат выйдет на окололунную орбиту и начнет готовиться к посадке. Прилунение намечено в районе кратера Богуславский (69,5° южной широты). По широте эта точка соответствует земному Норильску, только в южном полушарии. Однако Луна гораздо меньше Земли, так что от точки посадки до южного полюса всего около 600 км. Еще ни один зонд не садился так близко к полюсу Селены, южному или северному.

Вечная мерзлота и древняя катастрофа

Чем интересны полярные регионы Селены? Прежде всего тем, что ученые ожидают найти здесь лед. Конечно, даже здесь поверхность днем прогревается до +120°С (а ночью остывает до минус 170°С). В этом виновато отсутствие атмосферы и невероятно долгие сутки, почти равные земному месяцу. Но лунный грунт служит прекрасной теплоизоляцией. А значит, уже на глубине 20–30 см температура должна стабильно держаться ниже нуля. Специалисты полагают, что грунт там состоит из водяного льда на 0,1–0,5%.

Не меньше астрономов интригует бассейн Южный Полюс-Эйткен. Это один из крупнейших ударных кратеров в Солнечной системе. Его диаметр превышает две трети лунного, а глубина достигает 12 км. Если бы тело, более 4 млрд лет назад врезавшееся в Луну, было еще немного крупнее, оно могло бы просто разрушить наш спутник! «Луна—25» сядет недалеко от границы гигантского кратера и исследует грунт, выброшенный из лунных недр чудовищным ударом. На Луне почти нет эрозии, так что он мало изменился со временем. Тем самым ученые получат возможность заглянуть внутрь небесного тела.

Годичная командировка

Отметим, что практически на той же широте будет садиться индийский зонд «Чандраян—3», запущенный в июле. Но последний никак не защищен от сурового холода лунной ночи, поэтому сможет проработать всего один лунный день (примерно 14 земных суток). Не будем преуменьшать научный потенциал «Чандраяна—3», но все-таки его главная миссия — политическая: ввести Индию в круг лунных держав. А для этого достаточно передать с поверхности Селены хоть какие-то данные.

России же нужно в этот клуб не попасть, а вернуться. На счету СССР, помимо прочего, первая в мире мягкая посадка на Луну («Луна—9», 1966 год). А в 1970-х советские аппараты трижды доставляли на Землю лунный грунт.

Учитывая славное прошлое, было бы неприлично запустить зонд-однодневку. «Луна—25» должна проработать не менее года. Правда, активные исследования она будет вести только в дневное время. Долгими лунными ночами аппарат будет получать тепло и электричество от генераторов, основанных на распаде радиоактивных элементов.

Попробовать Луну на зуб

Зонд массой 1800 кг (с топливом) несет на борту внушительный набор приборов. 

Прежде всего отметим восемь телекамер, половина из которых предназначена для панорамной съемки. Даже просто увидеть неисследованный регион Луны будет немалым достижением.

Для «тактильного контакта» предназначен манипулятор (ЛМК). Это рука с ковшом, способная брать пробы с глубины до 40 см. «Луна—25» — неподвижный зонд, но ученые выжмут все что только можно из подвижности манипулятора.

Инструмент ЛАЗМА-ЛР будет испарять образцы грунта лазером и определять их состав по спектру. Он способен измерить содержание всех элементов, от водорода до урана, если их содержание достигает хотя бы 0,005%. Прибор ЛИС-ТВ-РПМ будет определять состав грунта по спектру отраженных солнечных лучей. Установка АДРОН-ЛР будет облучать поверхность Луны нейтронами. Эти частицы проникнут на глубину до метра. Сталкиваясь с ядрами атомов, они вызовут поток вторичных нейтронов и гамма-лучей. Этот поток расскажет об элементном составе грунта на глубине, до которой манипулятор зонда в буквальном смысле не докопается. Инструмент АРИЕС-Л будет регистрировать заряженные и нейтральные частицы, проносящиеся в вакууме над поверхностью Луны. Наконец, прибор ПмЛ будет улавливать лунные пылинки, определяя их массу, скорость и электрический заряд.

Лунная пыль электризуется потоком космических лучей. Благодаря электрическому отталкиванию заряженные пылинки способны буквально парить над поверхностью, несмотря на отсутствие воздуха. С другой стороны, по этой же причине лунная пыль очень липкая — многие ощущали, как липнет к телу наэлектризованная одежда. Американским астронавтам было очень трудно полностью очистить приборы и скафандры, так что пыль попадала внутрь «Аполлонов». У Харрисона Шмитта даже развилась аллергия на нее. Неудивительно, что перед активным освоением Луны ученые стремятся изучить эту пыль как можно лучше.

Бросается в глаза, что почти все приборы так или иначе предназначены для исследования лунного грунта. Даже измеритель окололунной радиации АРИЕС-Л внесет свой вклад в эту работу. Ведь заряженные и нейтральные частицы, выбиваемые из реголита космическими лучами, кое-что говорят о его составе. Такая «узость тематики» не должна удивлять. У каждого метода свои возможности и ограничения. Вместе они дадут наиболее полную и достоверную картину, в том числе и по содержанию вожделенной воды. Впрочем, АРИЕС-Л и ПмЛ решают и другие задачи. Они помогут понять, как условия в полярных лунных широтах зависят от активности Солнца и прохождения Луны через «хвост» земной магнитосферы.

Дотянуться до неба 

Следующим российским зондом должна стать «Луна—26». Этот орбитальный аппарат создаст топографическую карту Луны с разрешением два-три метра. За ним последует «Луна—27». Этот зонд будет похож на «Луну—25» по задачам, но сядет уже в непосредственной окрестности Южного полюса. Масса научной аппаратуры увеличится почти вдвое (60 кг против 31 кг), а глубина забора проб — более чем вдвое (метр против 40 см). Наконец, «Луна—28» возьмет образцы грунта с глубины до двух метров и доставит на Землю, причем так, чтобы сохранить лед нерастаявшим.

Даты запуска всех этих межпланетных станций пока неизвестны, и даже их проекты не завершены. Наверняка судьба российской лунной программы будет зависеть от успеха «Луны—25». Посадка на Луну — дело непростое. Недавние крушения посадочных зондов «Чандраян—2» (Индия, 2019-й), «Берешит» (Израиль, 2019-й) и HAKUTO-R (Япония, 2023-й) демонстрируют это более чем красноречиво.

Отметим, что после распада СССР у России не было ни одной успешной межпланетной миссии. Громкие неудачи проектов «Марс—96» и «Фобос—Грунт» подорвали репутацию отечественной космонавтики. Долгие годы российские специалисты ограничивались запусками на околоземную орбиту и разработкой отдельных приборов для иностранных межпланетных зондов. Теперь страна, некогда успешно исследовавшая Венеру и с переменным успехом — Марс, вновь пытается дотянуться хотя бы до Луны.