"Урок усвоили". Российские ученые раскрыли планы полетов к Луне и Венере

МОСКВА, 18 окт — РИА Новости, Татьяна Пичугина. После неудачи с посадкой аппарата «Луна-25» прозвучали предложения ускорить реализацию российской лунной программы, делать больше запусков, создавать дублирующие миссии. Обновленный план полетов к Луне и Венере ученые представили на 14-м международном симпозиуме по исследованиям Солнечной системы, прошедшем в Институте космических исследований РАН.«Девять дней одного года»Автоматическую станцию «Луна-25» запустили 11 августа с космодрома Восточный. Старт был очень успешным, аппарат достиг лунной орбиты, проведя две коррекции траектории. Однако при переходе на предпосадочную орбиту случилась нештатная ситуация: двигатели отработали в полтора раза дольше, чем нужно, и станция разбилась. Комиссия, изучавшая причины аварии, пришла к выводу, что, скорее всего, ошибка возникла в программном управлении блока акселерометров в приборе БИУС-Л.«У нас было девять счастливых дней в августе этого года», — отметил в докладе академик Лев Зеленый, профессор, научный руководитель ИКИ РАН и первого этапа российской лунной программы. По его словам, во время полета «Луны-25» все научные приборы были протестированы и даже есть некоторые научные результаты.Например, детальный анализ фотографии кратера Зееман, сделанной с лунной орбиты, и сравнение с картой, построенной по данным аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), позволили найти участки грунта, обогащенные водородом, что, вероятнее всего, свидетельствует о водяном льде. Об этом рассказала Майя Дьячкова, сотрудник отдела ядерной планетологии ИКИ РАН. Слои с водяным льдом находятся главным образом на южных склонах кратера Зееман, точнее, в более мелких кратерах, образовавшихся позже основного. В них примерно 0,2 процента водородного эквивалента воды по массе, что в два раза меньше, чем в среднем на южном полюсе. Почему дно Зеемана сухое, а в более молодых частях кратера — водяной лед, предстоит выяснить.Также в полете провели эксперименты по физике плазмы. Кратер, оставленный аппаратом при жесткой посадке, тоже изучили. Его глубина и размеры совпали с расчетами, выполненными учеными ГЕОХИ РАН.© Роскосмос

Фотография кратера Зееман, сделанная станцией «Луна-25»

Фотография кратера Зееман, сделанная станцией «Луна-25»

© Роскосмос1 из 2© Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center/Arizona State UniversityСтолкновение космического аппарата «Луна-25» с юго-западным краем кратера Понтекулан G Столкновение космического аппарата «Луна-25» с юго-западным краем кратера Понтекулан G © Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center/Arizona State University2 из 2

Фотография кратера Зееман, сделанная станцией «Луна-25»

© Роскосмос1 из 2Столкновение космического аппарата «Луна-25» с юго-западным краем кратера Понтекулан G © Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center/Arizona State University2 из 2Больше «Лун», хороших и разныхСледующей запустят «Луну-26» — в 2027-м. Этот аппарат предоставит данные для топографических карт, необходимых при выборе места посадки для будущих миссий. На борту установят оборудование для полноценной регистрации излучения разных длин волн, гамма-лучей, потоков нейтронов, радиозондирования на глубину до ста метров и опять для экспериментов по физике плазмы. Для следующих посадочных миссий орбитальная станция станет ретранслятором.В 2028-м или позже отправят посадочный модуль «Луна-27». «При подготовке мы учтем все ошибки. Модуль будет оборудован инструментами для высокоточной посадки, уклонения от опасностей», — подчеркивает Лев Зеленый.© Фото: ИКИ РАНАкадемик Лев Матвеевич Зеленый — профессор, научный руководитель ИКИ РАН и первого этапа российской лунной программы. Фото 2022 года© Фото: ИКИ РАНАкадемик Лев Матвеевич Зеленый — профессор, научный руководитель ИКИ РАН и первого этапа российской лунной программы. Фото 2022 годаРазрабатывают несколько сценариев посадки в районе южного полюса — в оптимальную точку, хорошо видимую с Земли, максимально освещаемую Солнцем и перспективную для поиска водяного льда.На «Луну-27» установят больше научного оборудования, чем в прошлых отечественных лунных миссиях. Предстоит исследовать реголит, тепловой поток в месте посадки, сейсмичность и экзосферу — пылевую оболочку Луны. Электропитание — от солнечных панелей, во время лунной ночи — от радиоизотопного источника. Аппарат рассчитан на год работы.«Главное — мы решили сделать дублера „Луны-27“, полностью идентичный аппарат, чтобы подстраховаться на случай неудачи», — продолжает академик Зеленый. Дублера запустят через несколько месяцев после основной миссии, посадку планируют также в полярные регионы.Перспективные места посадки уже определили по данным LRO, окончательный выбор — после выхода на орбиту «Луны-26».Следующая по программе «Луна-28», которая вернется с образцом грунта, при этом не «разморозив» его. «Это короткая миссия: берет образцы и доставляет на Землю», — уточняют ученые.Уже обсуждают планы на следующее десятилетие — орбитальная станция «Луна-29», посадочная с луноходом-геологом «Луна-30», многоразовая посадочная платформа «Луна-31». Впрочем, предупреждает Лев Зеленый, сложно планировать на такой долгий срок. Многое зависит от результатов ближайших миссий — «Луны-27» и «Луны-28».© ИнфографикаЛуна-26© ИнфографикаЧто мы хотим от Луны«Каковы главные научные цели лунных миссий? Исследования реголита и пыли, вечной мерзлоты, летучих соединений, минеральных ресурсов», — перечисляет академик.Одна из важных задач — установить происхождение воды на нашем естественном спутнике. Сейчас есть две гипотезы: эндогенная и экзогенная. Первая гласит, что вода сформировалась химическим путем при бомбардировке поверхности потоками частиц — в основном протонов солнечного ветра. Согласно второй, воду принесли кометы. Если так, то нужно обратить внимание на органические молекулы, обнаруженные, например, миссией «Розетта» к комете 67P / Чурюмова — Герасименко.«Найдем ли мы эти молекулы в полярных регионах вместе с водой? Если она кометного происхождения, то да. Возможно, полярные регионы представляют собой залежи кометного материала, который хранится там вечно», — рассуждает ученый.© ИнфографикаПлан российских автоматических лунных миссий© ИнфографикаТакже важно исследовать пыль, поскольку она очень опасна и токсична, состоит из зазубренных частиц, которые постоянно кружат над поверхностью, забиваются в скафандр, налипают на технику. Об этом рассказывали американские астронавты, побывавшие на Луне. Прежде чем устанавливать там инструменты, особенно такие, как телескоп, нужно продумать защиту от пыли. Для этого на борту «Луны-27» предусмотрен эксперимент Dust. Сейчас обсуждается вопрос о проведении этого эксперимента на китайском аппарате «Чанъэ-7», запуск которого намечен на 2026-й.Лунная пыль движется вместе с терминатором — границей дня и ночи — со скоростью четыре метра в секунду под действием статического электричества. Напряженность электрического поля в этом метровом пылевом слое может достигать 300 вольт на метр, что небезопасно для инструментов. Для описания этого явления Лев Зеленый предлагает использовать математический аппарат из физики плазмы, разработанный академиком Роальдом Сагдеевым.«Луна — рай для радиоастрономии. Там нет радиошума, как на Земле. Но не только. Она хороша и для оптической, субмиллиметровой, рентгеновской и гамма-астрономии, физики космических лучей», — говорит Лев Зеленый. А лучшее место — обратная сторона Луны. В 2019-м там совершила посадку китайская станция «Чанъэ-4» и установила радиоантенну. Полярный регион также годится для такого рода задач, полагает академик.Поверхность Луны может служить естественным детектором частиц, если поставить там инструменты, похожие на детекторы атмосферных ливней элементарных частиц (поскольку атмосферы нет, то они зарегистрируют не вторичные, а изначальные частицы). Это предложил ранее российский физик Михаил Панасюк, руководивший в свое время космической программой МГУ.Луна — потенциальный источник полезных ископаемых. Так, по данным орбитальной станции ​​NASA Lunar Prospector, в реголите есть редкоземельные минералы. «Глобальную разведку геологических ресурсов продолжит „Луна-26“, — уточняет Лев Зеленый.В будущем, когда на Луне появятся постоянные базы, можно построить там космодром для старта на Марс и другие планеты. Гравитационная яма на Луне гораздо меньше, чем на Земле, значит, преодолеть притяжение легче. А если найти воду, то топливо станут делать на месте.Планета-близнец, планета-загадкаКроме того, ученые давно вынашивают планы возвращения на Венеру. Советский Союз первым запустил к этой планете зонд (в 1961-м) и спускаемый аппарат (в 1969-м). Всего СССР отправил туда 16 успешных миссий.Венера похожа на Землю по размеру и массе. Скорее всего, у них общее происхождение, но что-то на раннем этапе эволюции пошло не так, резко изменив условия на поверхности, климат, атмосферу.»Мы не знаем, почему события на Венере приняли такой оборот и ее история сложилась иначе. Это планета-загадка. Она изучена гораздо хуже Марса", — рассказывает Дмитрий Горинов, научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН.Вот главные вопросы, на которые пока нет ответа: почему на Венере сильный парниковый эффект, каковы механизм суперротации атмосферы и природа поглощения ультрафиолетового излучения облаками, почему нет магнитного поля, было ли оно раньше, сохранились ли где-то его остатки, как на Марсе? Есть данные, что на Венере была вода. Куда она делась? Из чего состоит поверхность? Какова геологическая история планеты? Открыли много экзопланет в нашей Галактике, похожих на Венеру. Тогда Земля — исключение?© Иллюстрация РИА Новости. Алина Полянина, NASAЗемля и Венера похожи по массе и размерам, у обеих есть атмосферы© Иллюстрация РИА Новости. Алина Полянина, NASAЗемля и Венера похожи по массе и размерам, у обеих есть атмосферыКто летит к ВенереКо второй планете Солнечной системы снова проявляют интерес — готовят несколько миссий. Первой после длительного перерыва станет частная американская Rocket Lab для исследования обитаемости. Старт намечен на 2025-й.У NASA в проекте — VERITAS (2031-й) и DAVINCI+ (2029-й), в Евросоюзе работают над аппаратом EnVision. О планах полететь на Венеру сообщили Индия (орбитальный аппарат «Шукраян-1») и Китай (VOICE, тоже орбитальный).В России занимаются миссией «Венера-Д» (Д — «долгоживущая»). Пока единственная с полноценным посадочным модулем и инструментами для исследования поверхности. Состоит из двух блоков: орбитального и спускаемого аппаратов (куда входят посадочный модуль с аэростатом).До Венеры лететь от 111 до 188 дней в зависимости от даты старта. Еще 225 дней уйдет на гравитационный маневр, во время которого уточнят место посадки. Далее от орбитальной станции на высоте 125 километров отделится спускаемый аппарат и войдет в атмосферу. На 75 километрах начнется торможение и спуск посадочного модуля с аэростатом.Орбитальный аппарат выйдет на 24-часовую полярную орбиту с перицентром на южном полюсе. «Он может делать измерения in situ и удаленные, определять все необходимые параметры планеты, изучать динамику, структуру, состав верхней и нижней атмосферы, ионосферу и магнитосферу и ее взаимодействие с солнечным ветром», — перечисляет Дмитрий Горинов.© ИнфографикаКонцепция миссии «Венера-Д» © ИнфографикаЭкипировка «Венеры-Д»В подготовке миссии пять фаз, в следующем году должны приступить ко второй — эскизному проекту. Список инструментов ученые сократили. На орбитальной станции остаются семь из 12 предложенных: фурье-спектрометр вместе с миллиметровым радиометром для измерений температуры атмосферы, УФ-картирование и ИК-спектрометр для анализа состава, гетеродинный спектрометр высокого разрешения, который сделает профиль атмосферы. А еще фотометр для регистрации молниевой активности, четыре камеры, как на аппарате Venus Express, с ИК и УФ-зрением для слежения за облаками, приборы для исследования магнитосферы. Также проведут эксперимент по радиозондированию Венеры, чтобы лучше понять ее атмосферу.Изучение атмосферы начнется уже во время спуска, который продлится 51 минуту. Аппарат измерит микрофизические свойства облаков и их состав. При приземлении сразу сделает панорамные снимки и микрофото поверхности, чтобы точно понять ее тип. С помощью бура примется извлекать образцы. Тут же на месте выполнит их химический и минеральный анализ. Это поможет установить возраст поверхности, ее геологическую историю, характер взаимодействия с атмосферой.Сейчас научная нагрузка лендера включает в себя девять приборов: четыре для спуска (набор датчиков, газовый хроматограф и масс-спектрометр, ИК-лазерный настраиваемый спектрометр, нефелометр), пять — для наземных исследований (несколько камер и спектрометров — рентгеновский и флуоресцентный, лазерный масс-спектрометр, мессбауэровский, активный гамма- и нейтронный).На все про все у посадочного модуля будет три часа. Дольше не выдержать из-за агрессивной кислотной среды, 500-градусной жары и давления почти сто атмосфер, как на дне океана. «Времени должно хватить», — считает Лев Зеленый.© ИКИ РАНСхема полета к Венере, включая гравитационный маневр© ИКИ РАННа высоте 53-57 километров от посадочного модуля отделится аэростат и приступит к исследованию облачного слоя. Ученых интересует все: температура, скорость и направление ветра, состав благородных газов и микрофизика аэрозоля, обитаемость. За это отвечают четыре инструмента: набор датчиков для определения ключевых параметров атмосферы, ИК-многоканальный лазерный абсорбционный спектрометр, газовый хроматограф и масс-спектрометр для анализа образцов воздуха, нефелометр для изучения облаков. Вес научной нагрузки — 10,5 килограмма.Ученые надеются, что, в отличие от аэростатов в советских миссиях «Вега», которые прослужили всего два дня, новый аппарат проработает две недели и соберет гораздо больше информации.Эскизный проект миссии «Венера-Д» должен быть готов к 2026-му, запуск — не ранее 2031-го.© Роскосмос, ИКИСхема пролета в атмосфере и посадки спускаемого аппарата «Венера-Д». Спуск займет 51 минуту© Роскосмос, ИКИСхема пролета в атмосфере и посадки спускаемого аппарата «Венера-Д». Спуск займет 51 минуту