В этот год спутник Земли испытает настоящий наплыв посетителей из Азии. Совместно с научно-популярным порталом «Чердак-Наука» рассказываем каких гостей ждать лунатикам в этом году.
С началом 2019 года ожидаются большие события на естественном спутнике Земли. Сначала посадка китайского лунохода на обратную сторону Луны, затем индийская станция отправляется на Южный полюс, и к весне готовится старт первой негосударственной лунной посадочной станции Израиля.
Программа Chang’e 4 продолжает и развивает успех предыдущей посадки на Луну китайской автоматической станции Chang’e 3.
В 2013 году Китайское космическое агентство сумело успешно прилунить спускаемый аппарат, который высадил на поверхность луноход Yutu.
К сожалению, луноход проехал меньше 150 метров, но сохранил работоспособность и передавал данные еще два года. Спускаемый аппарат Chang’e 3, по некоторым данным, работоспособен до сих пор.
По примеру советских луноходов, Китай сразу заготовил два аппарата, для дублирования на случай аварии. И оставшийся аппарат тоже решили отправить на Луну, но уже на обратную её сторону. Перед запуском на основе полученного опыта провели некоторые модификации, так что луноход теперь обладает не только солнечными батареями, но и источником питания от радиоизотопного-термоэлектрического генератора, который позволит работать в ночное время.
Все предыдущие лунные посадочные программы за всю историю космонавтики использовали только видимую сторону нашего спутника из-за удобства поддержания прямой радиосвязи. С обратной стороны ни одной мягкой посадки не было, и у Китая есть шанс «застолбить» за собой целое полушарие.
Проблему радиосвязи решили с помощью спутника-ретранслятора Queqiao, выведенного летом 2018 года на гало-орбиту в точку Лагранжа 2 системы Земля-Луна. Спутник будет выписывать «восьмерки» на расстоянии 65−80 тыс км, всегда находясь позади Луны, с точки зрения наземных станций.
Вместе с Queqiao с Земли попутно стартовало два студенческих микроспутника Longjiang, и один из них успешно вышел на окололунную орбиту, и передал кадры. Сегодня с ним поддерживается связь, открытая для радиолюбительских станций.
Chang’e 4 с луноходом успешно стартовал с Земли в декабре, и за несколько дней вышел на окололунную орбиту, которая позволяет подготовиться к посадке.
Место прилунения выбрано не простое — геологическая структура Бассейн Южный полюс-Эйткен, который считается древним метеоритным кратером диаметром почти 2500 км — самым большим на Луне и одним из самых больших в Солнечной системе. Площадка выбрана на дне меньшего кратера фон Карманадиаметром 196 км.
Посадка туда позволит изучить глубокие мантийные породы Луны и больше узнать об истории формирования и развития земной соседки.
Как в случае с предыдущей лунной станцией, китайская миссия предполагает размещение научных приборов как на спускаемом аппарате, так и на луноходе. Спускаемый аппарат Chang’e 4 оборудован тремя 5-метровыми антеннами, которые должны провести эксперимент по регистрации космических радиоволн сверхдлинного диапазона.
Это исследование позволяет исследовать окололунное пространство, взаимодействие его с солнечным ветром, и взглянуть во Вселенную через «окно» электромагнитного спектра — его практически невозможно использовать для наблюдений с Земли из-за высоких техногенных шумов.
Луна выступит в виде экрана и позволит китайским ученым оценить потенциал таких наблюдений. Похожий прибор летает на борту Queqiao, потом ученые смогут сравнить результаты, полученные с двух аппаратов.
На спускаемом аппарате Chang’e 4 проходит биологический эксперимент. Его участники будут первыми живыми организмами на Луне с 1972 года.
В студенческом биосферном эксперименте начинающие ученые попытаются прорастить семена картофеля и арабидопсиса и вывести шелкопряда из яиц. Это будет первой попыткой наблюдения биологических процессов в условиях пониженной гравитации Луны. Биосферная камера оборудована источником света и системой фотосъемки.
Хотя китайская космонавтика развивается самостоятельно, ученые Поднебесной активно участвуют в международном сотрудничестве и охотно размещают иностранные приборы на своих аппаратах. Так, на Queqiao летает голландский спектрометр длинноволнового радиодиапазона.
На Chang’e 4 установлен германский дозиметр космических частиц и нейтронов, который позволит изучать воздействие космической радиации на поверхность Луны и собирать данные, необходимые для проектирования длительных лунных пилотируемых экспедиций и баз. На луноходе, получившем имя Yutu-2 после посадки, — шведский датчик нейтральных атомов, который разработан в сотрудничествес российским Институтом космических исследований РАН.
Для изучения самой Луны на борту лунохода установлен спектрометр ближнего инфракрасного диапазона, а также георадар — для зондирования радиоволнами недр на глубину до нескольких сот метров. Оба посадочных космических аппарата оснастят и фотокамерами, которые покажут нам «темную сторону Луны».
Посадка Chang’e 4 состоялась 3 января 2019 года, когда над кратером фон Кармана поднялось солнце.
Chandrayaan 2 (Индия)
Обе стороны Луны равномерно освещаются Солнцем, и какой-то постоянно темной стороны у спутника нет. Однако регионы «вечной тьмы» у нашей соседки имеются — это приполярные кратеры, куда никогда не заглядывает солнце. Согласно недавним исследованиям, в вечной тьме приполярных лунных кратеров может скрываться водяной лед.
По данным нейтронных спектрометров спутников Lunar Prospector и LRO, концентрация водорода в лунном грунте растет к полюсам, поэтому даже на освещенных солнцем участках поверхности, или чуть в глубине, можно ожидать повышенное содержание летучих соединений, в том числе воды. В лунном приполярье также еще не высаживались ни автоматические, ни пилотируемые станции, поэтому индийский Chandrayaan 2 может претендовать на пальму первенства.
Индийская программа изучения Луны при помощи автоматических станций началась еще в 2009 году с запуском окололунного спутника Chandrayaan 1.
Он успешно проработал меньше года, частично картографировал поверхность Луны, построил не полные, но подробные геологические карты, и с помощью прибора NASA Moon Mineralogy Mapper сумел подтвердить полярные залежи льда. Миссии Chandrayaan 2 предстоит проверить показания предшественника не только с орбиты, но и с поверхности.
Chandrayaan 2 состоит из трех космических аппаратов: орбитального зонда, спускаемого аппарата и небольшого лунохода. В отличие от китайцев, у индийской программы исследования Луны главенствующая роль отведена орбитальной станции, которая должна работать на круговой орбите высотой около 100 км, а спускаемый аппарат и небольшой луноход проработают всего один лунный день.
Орбитальный зонд Chandrayaan 2 сможет изучать Луну при помощи радара, «просвечивая» недра на глубину до нескольких десятков метров.
Геологическое строение оценят инфракрасный и рентгеновский спектрометры. Интересные результаты можно ожидать от камеры высокого разрешения видимого диапазона: она должна увидеть как спускаемый аппарат Chandrayaan 2 после посадки, так и другие места посадок на Луну, в том числе пилотируемых посадок. Качество снимков должно быть сравнимо с кадрами спутника NASA LRO, который смог рассмотреть следы пребывания астронавтов программы Apollo.
Спускаемый аппарат Chandrayaan 2 имеет собственное название Vikram. В его задачу входит отработка технологии мягкой посадки на Луну, которая в истории индийской космонавтики будет производиться впервые. Набор приборов на Vikram относительно простой: сейсмометр, датчик температуры поверхности, датчики плазмы и электронов в лунной среде.
Главное исследование лунного грунта в программе Chandrayaan 2 должен сделать луноход. У него всего два прибора, зато они заимствуют технологию у более сложного и успешного марсохода Curiosity.
Это лазерный дистанционный спектрометр, который позволяет обстреливать образцы лазером и по спектру испаряемой плазмы определять химический состав. Альфа-лучевой рентгеновский спектрометр также позволяет изучать химический состав, облучая грунт альфа-лучами от радиоактивного изотопа и регистрируя спектр ответного рентгеновского излучения.
Старт Chandrayaan 2 неоднократно откладывался, и может состояться в 2019 году.
Beresheet (Израиль)
К весне 2019 года планируется старт первой израильской автоматической межпланетной станции Beresheet попутной нагрузкой на ракете Falcon 9 с мыса Канаверал. У Израиля есть своя космическая программа, свои ракеты, запускаемые со своего космодрома, и космические аппараты, но в данном случае речь о негосударственном проекте.
Спускаемый аппарат на Луну в Израиле начали разрабатывать для участия в конкурсе Google Lunar XPrize. Согласно правилам конкурса, объявленным в 2007 году, $25 млн получит негосударственная команда, которая сможет создать автоматический аппарат, способный добраться до Луны, преодолеть по поверхности 500 метров и передать на Землю 500 мегабайт данных. В отличие от многих стран, где команды-участники формировались как частные компании, израильская SpaceIL создана как некоммерческая организация. Задача SpaceIL — способствовать развитию научного и технического образования в стране.
Конкурс Google Lunar XPrize не состоялся из-за выхода сроков проведения, но SpaceIL смогла привлечь необходимые на разработку и запуск $88 млн от частных спонсоров и меценатов.
Космический аппарат от SpaceIL — это малый спускаемый зонд классического вида: с ракетными двигателями и четырьмя опорами. Он должен выполнить условие конкурса на 500-метровое перемещение путем повторного включения ракетного двигателя и прыжка на полкилометра.
При сравнении с научно-исследовательскими миссиями других стран в проекте SpaceIL мы не обнаружим чего-то действительно нового, а срок его активного существования — всего два земных дня. Однако никогда ранее негосударственные космические аппараты не добирались до Луны, и этот проект может стать первым.
Стоит также подчеркнуть, что летный образец космического аппарата создавался крупным государственным концерном Israel Aerospace Industries, и о «частном» характере аппарата можно говорить только с точки зрения привлеченного финансирование. Ранние же концепты SpaceIL сильно отличаются от готового образца.
Из научной полезной нагрузки на Beresheet установлен магнитометр, разработанный израильским институтом Вейцмана, и уголковые отражатели для лазерной локации Луны, предложенные NASA. Также предусмотрена видеокамера для наблюдения за посадкой и перемещением аппарата.
Старт Beresheet предполагается совместно с индонезийским телекоммуникационным спутником PSN 6 в феврале 2019 года или чуть позже. Посадка ожидается примерно через 3 месяца после старта в Море Ясности на видимой стороне Луны.
Подготовлено для научно-популярного портала «Чердак-Наука», публикуется с небольшими правками и дополнениями.
Броня наших предков. Сколько стоили доспехи?