В космос отправилась первая в современной истории России автоматическая лунная станция. С неё начнётся наша новая программа по изучению и освоению Луны. В рамках этого проекта запланированы беспилотные экспедиции, доставка грунта, а затем, возможно, и строительство лунной базы.
Научный руководитель первого этапа российской лунной программы, научный руководитель Института космических исследований РАН академик Лев Зелёный объяснил aif.ru, что именно будет делать станция «Луна-25» и ради чего мы спустя 47 лет возвращаемся на естественный спутник Земли.
Дмитрий Писаренко, aif.ru: — В чём уникальность этой станции?
Лев Зелёный: — Наша цель — не просто попасть на Луну, а попасть именно в окрестность её Южного полюса. Посадок космических аппаратов в эту область до сих пор не было. Если всё пойдёт по плану, «Луна-25» станет первой — и в этом её уникальность. Для станции с самого начала была поставлена именно такая задача, для её решения она и разрабатывалась.
Когда в ХХ веке стартовали первые программы изучения Луны советскими станциями серии «Луна», американскими автоматами «Сервейер» и посадочными миссиями американской пилотируемой программы «Аполлон», вся поверхность спутника Земли, несмотря на многовековые астрономические наблюдения, оставалась для человечества «терра инкогнита». При планировании миссий в первую очередь анализировали, где удастся посадить станцию, исходя из технических и баллистических ограничений, и уже в этих районах выбирали площадки, интересные с точки зрения геологии.
Сходный подход просматривается и в лунных проектах XXI века — в китайской лунной программе (успешные посадки в 2013, 2018 и 2020 годах), в израильской миссии Beresheet (при посадке аппарата на спутник Земли в 2019 году произошла авария) и японской Hakuto-R (авария в 2023 году). Во всех этих случаях станции проектировали, исходя из того, где будет проще сесть.
— В чём сложность посадки в полярной области?
— Околополярный регион достаточно сложен в плане рельефа. С учётом требований к уклону, к освещённости и возможности связи с Землёй удалось найти всего 11 подходящих районов-кандидатов для посадки. Из них потом выбрали три. Они наиболее перспективны с точки зрения поиска воды, регулярно освещаются Солнцем и удовлетворяют инженерным требованиям к рельефу.
Россия — не первая страна, которая попробует посадить станцию в околополярную область Луны. В 2019 году там разбился индийский посадочный аппарат станции «Чандраян-2». В полярную область Индия надеется посадить и новый зонд — «Чандраян-3», он стартовал к Луне 14 июля этого года, а прибудет на место 23 августа.
— Чем интересен полюс Луны?
— Ещё в начале ХХ века Циолковский предполагал, что в полярных областях Луны могли бы накопиться «обширные слои отвердевшей воды и атмосферы». В конце века уже на основе результатов космических исследований была высказана гипотеза, что там может быть лёд: на дне кратеров есть зоны вечной тени, куда не заглядывают лучи Солнца. И если в такие «холодные ловушки» попадут молекулы воды, занесённые кометами, им будет сложно их покинуть.
Экспериментов, нацеленных на поиск воды на Луне, было довольно много. Благодаря данным, полученным российским нейтронным телескопом ЛЕНД, в нашем распоряжении оказалась более-менее подробная карта распределения водяного льда. Было показано, что вода есть не только в «холодных ловушках», что довольно ожидаемо, но и за их пределами.
Так стало ясно, что можно задуматься и о будущем освоении Луны, ведь именно наличие водяного льда должно играть в нём ключевую роль. Это облегчит и создание обитаемой базы, и пилотируемые полёты, в том числе к другим планетам. Поэтому концепция «полярной Луны» стала всеобщей. Теперь туда нацелена целая армада космических аппаратов. Американцы заключили контракт с четырнадцатью компаниями по доставке посадочных станций к Луне, эта программа начинает реализоваться. Китай тоже собирается отправлять туда экспедиции. Про индийский посадочный аппарат я уже сказал.
— Что именно будет делать «Луна-25»?
— Научное оборудование станции — это комплекс приборов, нацеленный в первую очередь на изучение лунного грунта и поиск в нём летучих соединений, прежде всего — воды. Кроме того, приборам предстоит изучать пылевую обстановку и ионную экзосферу полярной Луны.
В проекте запланирована серьёзная программа исследований, рассчитанная на земной год. Успешный полёт «Луны-25» будет значить очень многое, он важен не только для классической фундаментальной науки. Я надеюсь, мы первыми сядем в околополярную область и проведём там прямые эксперименты по изучению и поиску следов воздействия воды.
— Неужели дело только в воде?
— Запасы водяного льда на полюсах — это, скорее, вторая причина сегодняшнего ажиотажа вокруг Луны. А первая — это возможная добыча лунных ресурсов, главным образом — редкоземельных металлов.
Помимо комет, Луну на протяжении миллиардов лет бомбардировали астероиды. Около 10-15% всех лунных кратеров содержат раздробленные фрагменты упавших астероидов так называемого М-класса. В их составе — никель, кобальт, элементы платиновой группы, редкие и редкоземельные металлы.
По расчётам, один упавший на Луну металлический астероид диаметром 1,5 километра может содержать различных элементов на сумму до 1,2 квадриллиона рублей, по современной рыночной оценке. Даже если в результате столкновения останется лишь 1% массы астероида, стоимость сохранившегося сырья составит 12 триллионов рублей! При этом сырьё лежит на поверхности в уже раздробленном состоянии. Для его добычи не нужно шахт и других горнорудных методов.
Регулярные перевозки на Землю лунных ресурсов могли бы оказаться прибыльным коммерческим предприятием. Подсчитано, что один астероид может покрыть потребности человечества в никеле на 2 тысячи лет, а кобальта — на 10 тысяч лет.
При этом на Земле всё острее ощущается дефицит редких и редкоземельных металлов. По прогнозам аналитиков, разведанных запасов платины, меди и никеля осталось не более чем на 40 лет. А спрос на них растёт и будет расти дальше. Их дефицит грозит замедлением роста высокотехнологичных отраслей промышленности. Вот почему на Луну нацелены экономически развитые державы. Детальное изучение её богатств имеет не только научные перспективы, но и самые что ни на есть прикладные.
— Для чего на «Луне-25» прибор мониторинга лунной пыли?
— Об этом направлении исследований «Луны-25» говорят не так часто, как о предстоящих поисках воды, а ведь они тоже чрезвычайно важны. Лунная пыль является самой загадочной и коварной из всех известных особенностей лунной среды. Американские астронавты, летавшие на Луну в 1969-1972 годах, были немало озадачены её агрессивным воздействием. Все 12 человек, кто высаживался на Луну, отмечали проблемы, создаваемые мелкими и всепроникающими частицами.
Лунная пыль оказалась чрезвычайно абразивной. После работы на открытом пространстве циферблаты приборов и солнцезащитные козырьки скафандров были настолько ею исцарапаны, что нельзя было считывать показания. На скафандрах и перчатках возникали такие потертости, что они могли потерять свою герметичность. Попав внутрь космического корабля, пыль разлеталась по всему его объёму. У астронавтов появлялись раздражения кожи и глаз, кашель. Пыль проникала даже сквозь одежду — сняв её, люди обнаруживали, что их тела покрыты ею. Пыль въедалась в кожу.
Нейтрализовать или хотя бы снизить воздействие лунной пыли в ходе программы «Аполлон» американцы так и не смогли. Командир последнего в этой программе «Аполлона-17» Юджин Сернан весьма ёмко охарактеризовал её в отчете: «Я думаю, что пыль является одним из основных ограничителей планируемой работы на Луне. Вероятно, мы можем преодолеть другие физиологические, физические или механические проблемы, кроме пыли».
К чему всё это? Если мы собираемся активно исследовать и осваивать Луну, нам нужно более глубокое понимание динамики лунной пыли и плазменно-пылевых процессов. Надо изучить свойства пылевых частиц, их воздействие на различные поверхности, материалы, служебные системы, механические узлы и герметические уплотнители. В будущем понадобятся рекомендации по снижению влияния лунной пыли не только на инженерные системы, но и на человека.
Вот почему комплекс научной аппаратуры «Луны-25» включает прибор пылевого мониторинга — ПмЛ. Он будет регистрировать летающие у посадочного аппарата частицы, определять их скорость, электрический заряд, оценивать массу. Кроме того, прибор будет измерять параметры приповерхностной плазмы вблизи посадочного аппарата.
— Какие аппараты полетят следом за «Луной-25»?
— Действующая программа исследований Луны предусматривает полёты к спутнику трёх посадочных и одного орбитального автоматических аппаратов. Кстати, каждый из них будет иметь на борту научный прибор для изучения динамики лунной пыли и характеристик приповерхностной плазменно-пылевой экзосферы.
За «Луной-25» в космос отправится «Луна-26». Она станет спутником Луны, выведенным на полярную орбиту. Потом полетит «Луна-27» — более сложная посадочная станция с бурильной установкой. Она должна забрать грунт с глубины около метра и передать его аналитическим приборам для изучения.
Наконец, «Луна-28» доставит полярный грунт на Землю, причём с сохранением всех летучих компонентов, включая водяной лёд.