Наука и технологии 14 августа 2023

Мы возвращаемся на Луну

Россия запустила к Луне автоматическую станцию «Луна-25». Успешный старт ракеты-носителя среднего класса «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» и автоматической станцией произошел 11 августа 02:10 по московскому времени с космодрома Восточный после паузы в 47 лет: предыдущая отечественная автоматическая станция. «Луна-24», отправилась к спутнику Земли в 1976 году
Мы возвращаемся на Луну
Успешный старт ракеты-носителя среднего класса «Союз-2.1б» с с разгонным блоком «Фрегат» и автоматической станцией «Луна-25» произошел 11 августа с космодрома Восточный
«Роскосмос»

В 1970-е годы СССР покидал лунный клуб последним. США свернули свою лунную программу тремя годами раньше. Сейчас собственные программы исследования Луны с пусками разной степени успешности уже имеют США, Китай, Япония, Южная Корея, Израиль, Индия и объединенная Европа.

«Начался очередной этап в освоении Луны, первый шаг к созданию обитаемой лунной базы», — прокомментировал «Стимулу» старт «Луны-25» космонавт Андрей Борисенко. Его коллега Олег Артемьев во время трансляции старта, организованной «Роскосмосом» совместно с RT из специально обустроенной на ВДНХ студии с прямыми включениями с космодрома Восточный, развил эту мысль: «Начинать надо с разведывательных миссий. Прилететь, прилуниться, отработать этот этап с того, что мы когда-то умели, исследовать то место, где в будущем должна быть лунная база. [Последующие] разведывательные миссии — “Луна-26”, “Луна-27” нам нужны для того, чтобы понять, стоит ли вообще там лунную базу делать».

В соответствии с планом советской лунной программы обитаемую базу на Луне предполагалось создать к 1985 году. Сейчас речь идет о 2030‒2040 годах. Космонавты полны энтузиазма. «Конечно, каждый космонавт и астронавт мечтает побывать на Луне, на любой планете, на астероиде», — уверен Олег Артемьев. А космонавт Иван Вагнер не исключает, что ему такая возможность представится. «Вообще, хочется на Европу (спутник Юпитера. — Стимул) слетать, но, если быть реалистом, на моем профессиональном веку Луна в обозримом будущем еще может быть», — сказал он во время трансляции пуска «Луны-25».

magnifier.png «Одновременно с испытаниями вариантов боевой ракеты и запусками искусственных спутников Земли в течение 1958 года были произведены три попытки достичь лунной поверхности. Все они закончились неудачей»

«Много это или мало — сорок семь лет? — задается вопросом Андрей Борисенко. — Для человеческой жизни это много: целое поколение не участвовало в лунной программе, — а для Земли это мгновение. Но это время было потрачено с определенной пользой, потому что сейчас создан аппарат, который по всем параметрам превосходит аппараты, которые использовались тогда. И несмотря на сложнейшее международное положение, мы продолжаем заниматься мирными вопросами развития нашей науки, в частности программами освоения Луны», — подчеркнул космонавт.

Внимание к старту проявили все крупные медиаресурсы России. RT, традиционно ориентированное на донесение российской точки зрения в мире, провело совместно с «Роскосмосом» прямую трансляцию пуска», ТАСС, ориентированный в первую очередь на внутреннюю аудиторию, подготовил, также совместно с «Роскосмосом», спецпроект, в котором рассказал обо всех предпринимавшихся в мире попытках отправить миссию на Луну, в том числе о трех первых неудачных советских пусках, предшествовавших полету «Луны-1», и о четырех первых неудачных американских. Подробные аналитические материалы посвятили старту «Луны-25» «Российская газета», «Газета.ру», а «Ведомости» сконцентрировали внимание на новом этапе разворачивающейся в мире лунной гонки. ВВСnews отделалась констатацией факта: «11 августа, в разгар войны и санкций, России все же удалось осуществить успешный запуск первой в своей истории лунной миссии».


Первые шаги к Луне

Лунные программы в СССР и в США стартовали практически сразу после запуска первого искусственного спутника Земли. «Одновременно с испытаниями вариантов боевой ракеты и запусками искусственных спутников Земли в течение 1958 года были произведены три попытки достичь лунной поверхности. Все они закончились неудачей», — рассказал «Стимулу» полковник в отставке Владимир Краскин, заместитель начальника отдела телеметрической информации космодрома Байконур в период первых космических пусков. Если для вывода на орбиту Земли использовали двухступенчатую ракету, то для полета на Луну — трехступенчатую, а для полетов к Венере и Марсу — четырехступенчатую, и все они разрабатывались на базе знаменитой «семерки», которая вывела на орбиту первый искусственный спутник Земли.


КРАСКИН.jpg
Владимир Краскин, заместитель начальника отдела телеметрической информации космодрома Байконур в период первых космических пусков
Из личного архива Владимира Борисовича Краскина

Первый частично удачный пуск ракеты к Луне произошел 2 января 1959 года. «В конце декабря началась подготовка к четвертой попытке. Ранним утром 1 января 1959 года ракета вывозится на старт и проводятся генеральные испытания, — продолжает Владимир Краскин. — Все как обычно, за исключением того, что в новогоднюю ночь пришлось не отмечать Новый год, а изрядно потрудиться, так как пуск должен был состояться 2 января. И он успешно состоялся. Но Луны мы не достигли, промахнулись. Анализ неудачи выявил следующее: промах мимо Луны был связан не с погрешностями системы управления или неправильной работой какой-либо другой системы, а с обыкновенным разгильдяйством, связанным с празднованием Нового года. Представитель разработчика системы радиоуправления, выставляя 1 января плоскость антенн, ошибся по углу места на два градуса. Его никто не проконтролировал, по всей видимости, сказался праздник. Во время полета данные от пеленгатора в счетно-решающее устройство поступали, но параметр по углу места все время шел с ошибкой, воспринимаясь как отклонение ракеты от расчетной траектории. Поэтому счетно-решающее устройство не выдавало команды на выключение двигателей второй ступени, ожидая, пока данные по углу места не придут в пределы допуска.

Так по вине одного человека оказалась сорвана работа огромного коллектива. Конечно, в то время о промахе в печати ничего не сообщалось. Наоборот, весть о запуске советской космической ракеты в сторону Луны стала мировой сенсацией. Была достигнута вторая космическая скорость (11,2 километра в секунда), и аппарат стал первым искусственным спутником Солнца. Журналисты назвали его планетой Мечта».

magnifier.png Неудача полета к спутнику Марса Фобосу российской межпланетной станции «Фобос-грунт» в 2011 году затормозила и лунную программу, так как там предполагалось использовать те же приборы, что и на затонувшем «Фобосе». В итоге их пришлось разрабатывать с нуля

В 1959 году состоялось еще два успешных пуска ракет к Луне. «Луна-2» впервые в истории человечества достигла поверхности Луны и разбросала там металлические вымпелы с гербом СССР. На встрече с детьми в пространстве «Авиатор» испытатель космической техники Андрей Емельянов рассказал, как удалось добиться, чтобы вымпелы не разбились при ударе о Луну. Как пояснил «Стимулу» коллекционер вымпелов, отправленных к Луне, Венере и Марсу, Геннадий Плискин, вымпелы изготавливались в виде условного шара — додекаэдра, элементы которого были разбиты на равные пятиугольники. Между сторонами вымпелов, изготавливаемых на Ленинградском монетном дворе, делались надрезы, внутрь помещалась взрывчатка. Опытным путем, даже проведя эксперимент встречного выстрела из пушки, определяли силу удара, при которой должен произойти взрыв. Предполагаемая скорость движения вымпела к луне составляла 3‒3,3 км/с.

«Испытания шарового вымпела (стрельба из пушки в пушку) проводились при меньшей скорости — 2,6 километра в секунду — это максимум, достижимый тогда в земных условиях. Главное, что при этой скорости инициация взрывчатого вещества происходила, ну а при большей взрыв бы произошел наверняка», — рассказал Геннадий Плискин. При этом вымпел не должен был взрываться при меньшей скорости и силе удара, например при случайном падении во время сборки ракеты. Для этого проводили испытания, сбрасывая вымпел с высоты трехэтажного дома. Сам взрыв вымпела нужен был для того, чтобы часть вымпелов с тыльной стороны додекаэдра полетела бы в разные стороны от места соударения шара с Луной и прилунились бы при гораздо меньшей скорости, которую гасил бы взрыв шара, и благодаря этому остались бы неповрежденными при столкновении и взрыве. Технологии мягкой посадки еще не были тогда разработаны.


ВЫМНЕЛЫ.jpg
Идея создания вымпелов принадлежала лично главному конструктору советской ракетной техники Сергею Королеву. Он видел в вымпелах своеобразные визитные карточки землян в дальнем космосе
Из личного архива Геннадия Плискина

Идея создания вымпелов принадлежала лично главному конструктору советской ракетной техники Сергею Королеву. Он видел в вымпелах своеобразные визитные карточки землян в дальнем космосе.

«Луна-3» в 1959 году осуществила первый снимок обратной стороны Луны. В 1964-м первая удачная американская лунная миссия Ranger-7 передала на Землю более 4000 снимков лунной поверхности. Богатым на события стал 1966 год: во время советской экспедиции «Луна-9» была совершена первая в мире мягкая посадка на Луну; мягкую посадку на Луне удалось осуществить американцам в рамках миссии Surveyor 1; «Луна-10» стала первой в истории орбитальной лунной станцией; был запущен американский искусственный спутник Луны Lunar Orbiter 1.

В 1968 году советский «Зонд-5» облетел Луну с живыми существами на борту. Это были черепашки (Андрей Емельянов рассказал, что их поймали вблизи Байконура) и мухи дрозофилы, а в 1969-м американцы сначала совершили облет Луны с человеком на борту, а затем впервые высадились на Луне (миссии Apollo 8 и Apollo 11). В 1970 году СССР в рамках экспедиции «Луна-17» вывел луноход на поверхность спутника Земли; проработал он около 300 суток и передал на Землю более 20 тыс. снимков Луны. В результате последнего полета к Луне до сворачивания лунной программы экспедиция «Луна-24» в 1976 году собрала первые данные о наличии на луне водяного льда.

С тех пор и до 1990 года к Луне не отправлялся ни один космический аппарат, пока свою первую попытку лунной экспедиции не предприняла Япония. Американцы вернулись к исследованию Луны в 1994 году (миссия Clementine). В 2003 году свою первую успешную миссию осуществила объединенная Европа, в 2007-м в клуб исследователей Луны вошел Китай, в 2008-м — Индия, в 2019-м — Израиль, в 2022-м — Южная Корея.


ЛУНА25.jpg
Космический аппарат “Луна-25” состоит из трех частей — приборного контейнера, двигательной установки, посадочного устройства
laspace.ru

Трудное возвращение

В России к лунной программе вернулись в середине 2000-х годов. Первоначальная задумка включала исследовательский блок с двумя большими пенетраторами (ударный проникающий датчик, внедряющийся в грунт) и несколькими поменьше. Преемственность по отношению к советской лунной программе была полной: новая экспедиция задумывалась для подтверждения информации о наличии воды в виде льда в полярных областях Луны. Свое нынешнее название «Луна-25» аппарат получил в 2013 году, тогда же разработку поручили Научно-производственному объединению имени Лавочкина, создававшему все аппараты, направлявшиеся к Луне, начиная с «Луны-9».

Неудача полета к спутнику Марса Фобосу российской межпланетной станции «Фобос-грунт» в 2011 году затормозила и лунную программу, так как там предполагалось использовать те же приборы, что и на затонувшем «Фобосе». В итоге их пришлось разрабатывать с нуля.

Старт возрожденной отечественной лунной программы переносился четыре раза. Первоначально он был запланирован на 2019 год, затем на 2021-й, на 2022-й и, наконец, на 2023-й, когда он и был успешно осуществлен.

«Космический аппарат “Луна-25” состоит из трех частей — приборного контейнера, двигательной установки, посадочного устройства, — рассказал во время трансляции пуска Кирилл Живихин, руководитель проектов по Лунной программе НПО Лавочкина. — Важным отличием этого аппарата от всех предыдущих миссий является бескорпусное исполнение и вес. Область посадки — район Южного полюса Луны. До этого наши аппараты и станции летали и садились в районе экватора.

Луна-25” — это автоматическая миссия, план полета запрограммирован изначально, установлен на бортовой компьютер. Он обрабатывает всю информацию по ориентации космического аппарата, которая осуществляется за счет звездных и солнечных датчиков и специально разработанного гироскопа. Сверху приборного контейнера размещаются антенны для получения и передачи информации с Земли и на Землю. На приборном контейнере расположены элементы системы энергообеспечения — это солнечная батарея, которая в данном случае размещена на самом корпусе, это аккумуляторная батарея и, поскольку у нас есть требования к обеспечению функционирования приборов в условиях лунной ночи, система энергообеспечения. Она включает специальный тепловые блоки, которые функционируют на принципах использования атомной энергии. Они включаются только ночью и обеспечивают тепловой режим для поддержания работоспособности приборов. Также установлена бортовая аппаратура комплекса измерительных систем. Это связующее звено между всеми приборами космического аппарата и Землей, наземным комплексом управления.

magnifier.png «Полеты двенадцати человек были краткосрочными, и это было связано с тем, что на Луне жесточайшая радиация. Она не позволяет дольше работать. Поэтому будем придумывать, как построить убежище, исходя из того, что мы там найдем»

Для того чтобы начать прилунение, аппарат должен спуститься на высоту порядка двух километров, он должен выровняться, на аппарате расположено несколько камер, которые позволят нам наблюдать место посадки, чтобы мы понимали, приблизительно где и в каких условиях мы будем садиться. Потому что у конструкции есть ограничения по размеру камней, на которые она может приземлиться, и по рельефу, по наклону рельефа — камеры играют важную роль. [При посадке] аппарат должен занять вертикальное положение относительно поверхности Луны. Это обеспечивает гироскоп с двигательной установкой, и дальше происходит медленное снижение, мягкая посадка. Эта функция реализуется доплеровским измерителем скорости и дальности. Информация с этого прибора поступает в бортовой компьютер, в свою очередь, бортовой компьютер выдает указания двигательной установке.

На Луне-25” три типа двигателей — основной, главный двигатель (маршевый двигатель), двигатель для торможения и дополнительные двигатели для обеспечения мягкой посадки. Посадочное устройство состоит из большого количества датчиков и опор, на которые аппарат должен приземлиться. Помимо служебных систем на аппарате установлена научная аппаратура. Наиболее интересен лунный манипулятор, который обеспечивает забор грунта. Все научные исследования происходят на борту, они происходят на поверхности Луны, на Землю передается только информация — результаты исследования».


СТАНЦ лун25.jpg
«Луна-25» продолжает серию советских автоматических межпланетных станций «Луна», запуски которых проводились с 1958-го по 1976 год
НПО имени Лавочкина

После успешного старта 11 августа с космодрома Восточный ракета-носитель направилась на северо-запад, пролетев над Хабаровским краем и Якутией. 16 августа экспедиция должна достичь лунной орбиты и в течение нескольких суток окончательно выбрать место посадки, которая запланирована на 21 августа. Предварительно определено три возможные точки вблизи Южного полюса Луны — основная находится к северу от кратера Богуславский, две резервные юго-западнее кратера Манцини и к югу от кратера Пентланд А.

«Садиться на небесное тело без атмосферы всегда трудно. Если есть атмосфера, как на Венере, или даже разреженная атмосфера, как на Марсе, всегда можно использовать парашюты для сброса скорости. На Луне ничего, кроме реактивной силы двигателя, нет, здесь надо очень точно рассчитать место посадки, — сказал во время прямой трансляции старта Луны-25” Лев Зеленый, научный руководитель Института космических исследований РАН и один из создателей лунного модуля. — Оно должно удовлетворять целому набору критериев. Это критерий величины уклона, второй критерий — наличие солнечного освещения. Полярная луна очень интересна, там есть области, где постоянно видно Солнце, и есть области, где вообще никогда Солнца не видно. Нас интересуют освещенные участки. Наша энергетика позволяет пережить лунную ночь, но солнечная подпитка все равно нужна. Третье важное условие — радиовидимость посадочной площадки с Земли, потому что, например, стенка находящегося недалеко кратера может заслонить Землю. Особенно важно поддерживать связь в моменты посадки. И четвертый, самый важный критерий — это карты распределения водяного льда под поверхностью Луны».


ЛУНА25 НА ПОДЛЕТЕ.jpg
Автоматическая станция «Луна-25», которая является первой в истории современной России миссией на естественный спутник Земли, отделилась от разгонного блока «Фрегат»
severnveter.ru

Аэродром подскока

Поиск воды — главная задача экспедиции. Вода нужна как для создания и обеспечения будущей лунной станции, так и для выработки топлива для дальних космических полетов. «Если сравнить размер земной и лунной гравитационной ямы, то они очень разные, и поэтому с Луны очень хорошо стартовать в дальний космос. Поэтому использовать Луну как некий аэродром подскока, как говорят военные, для полета на Марс, с учетом того, что ракетное топливо на Луне благодаря воде будет в изобилии, кажется очень перспективным направлением», — отметил Лев Зеленый.

Олег Артемьев также предположил, что, если удастся найти на Луне воду, ее можно будет использовать и как один из вариантов защиты человека от радиации, которая вне околоземной орбиты очень сильна и сейчас является одним из важнейших препятствий в освоении дальнего космоса.

Побороть радиацию и перепады температур

Олег Артемьев отметил, что до того, как на Луне смогут работать люди, необходимо отработать технологию создания убежища от радиации, чтобы можно было находиться на Луне достаточно долго. Для его строительства нужно, считает космонавт, использовать все знания, полученные во время советских и американских космических экспедиций. «Полеты двенадцати человек были краткосрочными, и это было связано с тем, что на Луне жесточайшая радиация. Она не позволяет дольше работать. Поэтому будем придумывать [как построить убежище], исходя из того, что мы там найдем», — полагает Артемьев.

magnifier.png «Если сравнить размер земной и лунной гравитационной ямы, то они очень разные, и поэтому с Луны очень хорошо стартовать в дальний космос. Поэтому использовать Луну как некий аэродром подскока, как говорят военные, для полета на Марс, с учетом того, что ракетное топливо на Луне благодаря воде будет в изобилии, кажется очень перспективным направлением»

Лев Зеленый отметил, что еще со времен советских станций и посадок «Аполлона» многое известно о лунном реголите. «Но здесь, в районе Южного полюса Луны, совершенно другая лунная среда: как Сахара отличается от Магадана, так и на Луне полярные области совсем другие. Сейчас ведутся [исследовательские] работы, [направленные на то, чтобы понять], как из этого реголита изготавливать кирпичи. На Луне громадные перепады температуры, от минус 150 до плюс 150 градусов Цельсия, поэтому обиталище, где будет станция, где будут жить космонавты, должно быть защищено, а реголит — это очень хороший термоизолятор», — пояснил ученый.

И все же, по мнению Олега Артемьева, именно радиация, прямая и вторичная, — это самый тяжелый природный фактор во время осуществления пилотируемых полетов на Луну, и именно он будет ограничивать длительность нахождения человека на лунной базе. «Есть люди, не так восприимчивые к радиации. Это показала и чернобыльская катастрофа: были люди, которые не пострадали от радиации. Это предмет изучения», — сказал космонавт. Комментируя планы российских ученых создать с помощью генной инженерии и клеточных технологий способа защиты человека от радиации, Олег Артемьев сказал, что и сам готов был бы подвергнуть свой организм такому эксперименту, после того как методика будет апробирована на животных. По его мнению, такой эксперимент возможен для тех, кто уже вырастил детей. «Я думаю, что в определенном возрасте, когда ты уже семьянин, понимаешь, что дети уже взрослые, можно попробовать, если сначала были проведены эксперименты с животными», — сказал космонавт.

 

Еще по теме:
13.02.2024
Ученые из Казанского федерального университета с коллегами из Томского государственного университета показали, что можно...
07.02.2024
Российские ученые разработали биогибридную обонятельную систему. «Компьютерный нос», созданный в НИТЦ нейротехнологий Юж...
05.02.2024
Российские ученые разработали устройство для моделирования процессов перехода воды в пар на Луне. Эти исследования помог...
26.01.2024
Япония стала пятой страной после СССР, США, Китая и Индии, осуществившей мягкую посадку космического аппарата на поверхн...
Наверх