812
0,2
2015-07-04
Россия летит на Луну
Через два года начнется новая лунная экспедиция!
Воды на Луне несколько процентов в верхнем слое грунта. Где-то больше, где-то меньше. Осенью была опубликована подробная карта ее распределения, составленная по данным прибора LEND, сконструированного российскими учеными. Сейчас готовится экспедиция к воде в приполярных областях. Впервые за тридцать с лишним лет Россия летит на Луну.
Буквы + 7 фот via Дарья Золотухина, Алексей Торгашев
— Вам удобно будет вечером к нам приехать, попозже? А то у нас эти дни совершенно перегружены. Определяем места посадки на Луне, — сказал по телефону заведующий лабораторией Игорь Митрофанов. — По нашей карте распределения воды.
Космическая держава Россия так давно не путешествовала дальше земной орбиты, что новость о скорой посадке аппарата на Луну, конечно, подстегивает воображение. И, конечно, мы поехали вечером в пятницу в Институт космических исследований и, конечно, застали там полон дом сотрудников, занимающихся как Луной, так и прочими планетами Солнечной системы.
Много лунного льда
К стене плакатными кнопками прибита микросхема стоимостью в средний автомобиль. Прибита зверски, навылет. Но умерла она не от этого. «Героически погибла в борьбе с высоким напряжением», — следует из распечатки на листе под микросхемой.
Плата, надпись и собственно стенка, на которой вся эта радость присутствует, находятся в лаборатории космической гамма-спектроскопии московского Института космических исследований. Лаборатория — это большое помещение с техническими и офисными столами, разделенное на несколько отсеков перегородками.
На офисных столах, как положено, бумаги и компьютеры, на технических — разнообразная электроника, в том числе и детектор для будущего американского марсохода. Именно эта металлическая коробка сантиметров тридцати в длину через полгода отправится на Марс искать воду, и мы, журналисты, конечно, не удержались, потрогали. Так что теперь, если на Марсе обнаружится жизнь, мы будем знать, чьи это бактерии. Впрочем, нас заверили, что коробку обязательно помоют перед отправкой…
А погибшая микросхема тестировалась для другого детектора — LEND, который вошел в состав приборов американского аппарата LRO, благополучно стартовавшего в 2009 году и сейчас летающего вокруг Луны на высоте 50 километров. Естественно, LEND полетел с другой, живой платой внутри. Задача его та же – искать воду, только на Луне. Про лунную воду мы и пришли поговорить с сотрудниками лаборатории.
— Этот прибор предназначен для поиска водного льда в лунном грунте, — говорит Игорь Митрофанов, руководитель проекта. — Он летит над поверхностью и видит изменение состава грунта с разрешением в десять километров. Вот карту, так сказать, влажности Луны мы уже построили.
— И много воды нашли? — спрашиваем.
— Вполне достаточно — несколько процентов.
Когда американцы запускали аппарат с нашим LEND на борту, про лед на Луне было мало что известно. Понятно было, что он есть, в первую очередь в виде остатков комет, которые уже четыре миллиарда лет врезаются в наш спутник. Было и второе предположение: что вода может образоваться в химических реакциях солнечного ветра с лунным грунтом, реголитом. В любом случае, лед на Луне обнаружили американцы в ходе миссии «Клементина» в 1993–94 годах (25 января 1994). Но все думали, что если вода где-то и сохранилась в значимых количествах, то, наверное, в вечной тени кратеров на Северном и Южном полюсах. Все оказалось не так.
— Видите, черными контурами обведены так называемые постоянно затененные области, — показывает Митрофанов карту распределения воды на Луне. — В полярных областях Солнце стоит низко к горизонту, поэтому если есть кратер, то за его гребень лучи никогда не попадают. Мы ожидали, что лед в основном там и обнаружится, потому что в других местах вода должна была испариться в результате нагрева. Но оказалось, что содержание воды не особенно зависит от затененности.
На карте синим изображены места, где воды много, а желтым и красным — где мало. Мозг привычно соотносит картинку с земными картами, и у него, у мозга, получается, что на Луне прямо-таки океаны. На самом деле количество замерзших частичек льда в красных областях отличается от синих на несколько процентов. И действительно, синие области никак не совпадают с кратерами. Ученые полагают, что вода на освещенных участках находится под слоем грунта. Ведь реголит — очень хороший теплоизолятор, поэтому в десятке сантиметров от раскаленной солнцем поверхности уже космический холод.
— Как же вы с пятидесяти километров эти проценты считаете? — спрашиваем.
— Так и считаем, — говорит Митрофанов. — Принцип работы какой? Прибор регистрирует нейтроны, которые вылетают из лунного грунта при взаимодействии с космическими частицами. Число этих нейтронов зависит от состава грунта, особенно от количества водорода. Потому что нейтрон, сталкиваясь с атомом водорода, теряет половину своей энергии, замедляется и может поглотиться. То есть там, где водорода много, нейтронов мало. А водород на Луне как раз должен находиться в составе водяного льда.
— А почему прибор был вызовом?
— Потому что нейтронов действительно мало. Мы регистрируем всего пять нейтронов в секунду. Мы счетчики сделали максимально чувствительными. Ну и… Да вот у Максима спросите, он — разработчик. Максим, расскажи, как делали!
Максим Мокроусов, молодой мужчина с уверенными движениями и голосом, выдвигается к столу, на котором расположен инженерный образец LEND.
—О! — говорит он. — Во-первых, цикл разработки прибора в среднем пять лет, а LEND мы разрабатывали очень быстро, за два с половиной года. Во-вторых, в идеальном случае все испытания проходят с успехом. Здесь так не было. Было несколько отказов, причем в тех условиях, которые вроде бы сто раз проходили: сутки-двое работает, а на третьи — отказ. Для того чтобы чувствительность прибора была высокая, мы усиливаем слабые токи. И вот у нас возникал пробой, искра, и из-за усиления высокое напряжение доходило до интегральной схемы. Вырубало мозги. Эти платы как раз так и сгорели, две штуки. Потом разобрались: оказалось, лак, которым покрывают микросхему, начинает испаряться при высоких температурах. И через газ шел пробой. Это ведь никак не засечь, кроме как додуматься! — Максим выразительно показывает пальцем на свою голову.
Полярные посадки
Когда LEND накопил статистику, к радости исследователей стало ясно, что вода на Луне присутствует не только в кратерах, но и на вполне доступных и удобных для посадки солнечных равнинах. Нужно было проверить, действительно ли это вода, и поточнее сказать, сколько ее. Тогда американцы провели эксперимент LCROSS. 9 октября 2009 года в Луну ударили разгонным блоком «Центавр». Удар выбил столб пыли из поверхности на высоту в полтора километра, а затем на Луну через этот столб «уронили» и сам аппарат LCROSS, который, пока падал, анализировал состав лунного грунта. Все это происходило на границе кратера Кабеус у Южного полюса. Воды нашли действительно много — примерно 5% по массе.
— Теперь нам нужно подобрать место для посадки наших аппаратов в 2013 и 2014 годах. Ну вот, смотрите, какой хороший район! Или вот… — Митрофанов показывает на синенькие пятна на карте. — В общем, мы предложим список из трех-четырех районов, которые нужно еще поизучать два-три месяца. Грунт, условия освещенности…
Первой в 2013 году полетит «Луна-Ресурс», за ней «Луна-Глоб». Обе миссии по приборам похожи, а модуль мягкой посадки вообще один и тот же. При этом «Луна-Ресурс» — совместный проект с Индией, которая предоставляет ракету-носитель, орбитальный аппарат и небольшой луноход собственной разработки. Но ясно, что наша страна выполняет самую сложную часть — посадку на поверхность и контактные исследования грунта. «Луна-Глоб» — чисто российская экспедиция, и вообще мы собирались ее запустить раньше «Ресурса», но потом, как это сплошь и рядом происходит в нашей космической отрасли, перенесли сначала на два года, а затем еще на два.
Эти две миссии можно, вообще говоря, рассматривать как одну с условным названием «Россия возвращается». Потому что мы на Луну не сажали аппараты с 1976 года, когда автомат «Луна-24» доставил на Землю 170 граммов лунного грунта. На тот момент страна исчерпала технические возможности по Лунной программе и переориентировалась на отработку комплекса «Энергия-Буран», впоследствии так и не нашедшего применения. И теперь нужно восстанавливать позиции.
— Поскольку я персонально отвечаю за научную часть посадочного аппарата, то с задачами знаком хорошо, — говорит Митрофанов. — Задача такая: детально изучить условия в районах полюсов. Полярная Луна, как мы любим говорить, — это новая Луна, совсем не та, которую изучали наши луноходы и американские астронавты. Главное отличие в том, что именно на полюсах в грунте сохраняется вода в виде льда и прочие летучие вещества, занесенные кометами. На аппаратах будут стоять приборы для дистанционного анализа пыли, плазмы, температуры под поверхностью. Грунт поднимут внутрь прибора манипулятором и изучат его элементный и изотопный состав. Также на Луну впервые привезут радиомаяк. И тогда можно будет очень точно сажать другие аппараты.
— Кто гарантирует, что вы попадете именно в тот участок, где хоть какая-то вода есть? Может, она будет всего в ста метрах, а вы попадете в то место, где совсем сухо.
— Никто. Но мы будем выбирать участок с однородной поверхностью, и маловероятно, что там будут резкие различия на мелких масштабах. С другой стороны, вопрос правильный, и именно поэтому следующим этапом нужно делать хороший долгоживущий луноход, а затем возврат грунта. Нужно отбирать и доставлять не любые, а самые интересные образцы. Причем обязательно без разморозки, чтобы не потерять летучие соединения. А если будут органические соединения, то, наверное, сначала нужно доставлять на МКС, чтобы, не дай бог, не привезти на Землю что-то нехорошее.
Лунный полигон
Что вообще Россия хочет от Луны в ближайшие годы? Какие у нас там задачи, кроме простого «отметиться» и еще раз поизучать грунт? И, главное, насколько твердо мы намерены эти задачи выполнять?
Такие вопросы мы задали Александру Лукьянчикову, директору Центра планетарных исследований НПО им. Лавочкина — организации, создающей аппараты для лунных миссий. Встречались мы с ним в музее космонавтики объединения: посреди зала в качестве экспоната луноход — овальная тележка, нагруженная приборами, дальше первые спутники, аппарат, привезший лунный грунт, карта Луны во всю стену… Советские футуристические объекты. И сам Лукьянчиков — коренастый мужчина в пиджаке и с картами в руках, такой классический советский инженер. На картах забавные роботы, как из детской раскраски. Проект нашей будущей лунной станции или, как ее еще называют, полигона.
— После 2015 года начнется вторая фаза Лунной программы. По всей видимости, это и будет доставка образцов лунного грунта на Землю. А наша конечная цель — хотя конечной, наверное, не бывает никогда, но все же — создание «лунного полигона». По сути это лунная база, состоящая из автоматических модулей, — говорит Лукьянчиков. — Ее инфраструктура в чем-то напоминает пилотируемую станцию. Но масштабы гораздо скромней, она не требует таких колоссальных затрат на обеспечение жизнедеятельности космонавтов, как проекты 60–70-х годов.
Предполагается, что будут средства транспортировки, мощная энергетическая установка для питания механизмов, парк луноходов. Потом можно будет доставлять с Земли новые модули и расширять базу.
— Например, туда можно транспортировать крупногабаритный телескоп для исследований дальнего космоса, полномасштабную станцию для исследований грунта, — уточняет Лукьянчиков. — Правда, «лунный полигон» не прописан в текущей Федеральной космической программе, срок ее действия — до 2015 года. Но я думаю, лет через пять-десять мы создадим все необходимые строительные кубики для такой базы.
— Планируется ли промышленное освоение Луны?
— Есть несколько разных взглядов на эту проблему. Например, ярый сторонник идеи использования Луны для получения энергетического сырья — это Институт геохимии Вернадского. Я имею в виду изотоп гелий-3 как потенциальное топливо для чистого термоядерного реактора, — поясняет Лукьянчиков. — Если речь идет об устройствах по добыче, по выделению этого изотопа, по его хранению и так далее, то такие устройства нами пока не разрабатываются. Информации о подобных проектах в других странах у нас тоже нет.
Пока ракетчики строят базу для роботов, но строят ее у воды. А это значит, что в перспективе туда отправятся живые люди. Вода нужна и нам, и любым теплицам-оранжереям, которые будут на Луне непременно, если будет обитаемая база. Лед на Луне позволяет поставить простую установку для получения кислорода и водорода из воды. Берем грунт, нагреваем, получаем водяной пар. Воду разлагаем электричеством на кислород и водород — сразу и воздух, и горючее для ракет.
Те данные, которые получили ученые из Института космических исследований, показывают, что из тонны местного грунта можно выжать пятидесятилитровый бак воды. Не так уж и плохо. В некоторых регионах Земли почва гораздо суше.
Сам вопрос — нужна ли нам Луна? — людьми, причастными к космонавтике, давно решен.
— Я считаю, что Луна неизбежно будет освоена. Не изучена, а именно освоена, то есть включена в цивилизационную среду обитания, — говорил нам Митрофанов. — Она будет использоваться и как площадка для освоения Марса. Думаю, что неизбежно возникнет регулярный трафик между Землей и Луной, а в дальнейшем и между Землей и Марсом. На полюсах Луны будут присутствовать форпосты землян. Не могу поручиться, что там постоянно нужно держать экипаж, но условия для посещения там будут.
— Но нет же пока хорошего двигателя, чтобы дешево поднять ракету с Земли! Вывести килограмм груза даже на низкую орбиту стоит тысячи долларов! Разве можно в таких условиях массово путешествовать?
— Мы сейчас делаем проект «Фобос-Грунт», он стоит пять миллиардов рублей, это примерно по сто рублей с работающего гражданина страны. Это даже не Луна, это орбита Марса! А о массовых путешествиях давайте пока не будем говорить, давайте сначала просто слетаем. Мы уже 20 лет не посылали аппараты в дальний космос. Если мы сейчас не будем поддерживать дальнюю космонавтику, то ответы на вопросы станут предопределены: мы уже не сможем участвовать в лунной космонавтике. Совершенно точно, что космонавтика XXI века — лунная. Либо мы будем летать, либо придется проситься на борт.
Лаборатория в Институте космических исследований заполнена приборами и деталями приборов, которые со временем разлетятся по Солнечной системе. Держишь в руках кусок металла, набитый микросхемами, а он через год будет ездить по Марсу.
— Вам не странно здесь работать? — спрашиваем.
— Ну, привыкаешь!
Хронология космических амбиций
До каких планет доберутся интересы человечества в ближайшую четверть века
2011 год
«Фобос-Грунт» (Россия): на Фобос за грунтом отправится автоматический космический аппарат. Пока еще ни одна страна мира не пыталась привезти грунт со спутника Марса на Землю.
Mars Science Laboratory (Марсианская научная лаборатория), или Curiosity (в переводе — «любопытство»), НАСА. Как и в случае с российским «Фобос-Грунтом», запуск аппарата не вписался в «окно к Марсу» в 2009-м, поэтому был перенесен на 2011 год. Марсоход нового поколения, представляющий собой автономную химическую лабораторию, должен провести анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. И на основе этих данных американские ученые обещают установить, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе. В числе приборов есть и те, что изготовлены в нашем Институте космических исследований.
GRAIL (Лаборатория гравитационного анализа недр) — новая миссия НАСА, которая будет исследовать необычное гравитационное поле Луны. Ожидается, что «Лунный Грааль» прольет свет на историю происхождения Луны, Земли и других, похожих на Землю планет.
2012 год
Миссия Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) НАСА: на орбиту Луны отправится аппарат, который будет изучать атмосферу и пыль в окрестностях планеты.
2013 год
Второй этап китайской Лунной программы: высадка на поверхность луноходов. Автоматы смогут работать и лунной ночью за счет питания от радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Луноходы уже готовы, но еще не разработаны носители и посадочные модули.
Project M (НАСА) — отправка на Луну роботов — аватаров вместо людей. Такой робот будет двигаться по командам, передаваемым с Земли, то есть копировать движения реального человека, аватаром которого в текущий момент он является. Это станет первым этапом создания американской лунной базы.
Запуск MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) — американского зонда, предназначенного для изучения причин, по которым Марс потерял свою атмосферу.
Индия продолжит лунную одиссею, на этот раз в паре с Россией. По планам проекта «Луна-Ресурс — 1» («Чандроян — 2») на орбиту Луны должен быть доставлен индийский аппарат, а непосредственно на поверхность — луноход нашего азиатского партнера и российский исследовательский аппарат.
2014 год
Российский проект «Луна-Глоб». Автоматическая посадка, исследование грунта и воды. Доставка радиомаяка для будущих экспедиций.
Старт космической автоматической миссии BepiColombo. Европейское космическое агентство (ЕКА) и Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) отправят зонд к Меркурию. Аппарат будет изучать магнитосферу планеты, планируется создать мультиволновую карту ее поверхности. Кстати, и там будут использоваться российские нейтронные детекторы.
2015 год
Япония планирует начать колонизацию Луны роботами-гуманоидами maido-kun. Человекоподобные машины будут заниматься геологическими исследованиями Луны. Стоимость одного такого «исследователя» оценивается в 10,6 млн долларов.
Старт второй фазы проекта «Луна-Ресурс» (Россия): по всей видимости, это будет доставка образцов лунного грунта на Землю.
2016 год
Запуск первой миссии проекта ExoMars — Mars Trace Gas Orbiter (разработка ЕКА в сотрудничестве с НАСА). Марсоход будет искать следы метана и других газов в атмосфере.
2016–2018 годы
Запуск российской программы «Венера-Д». Планируется посадить на Венеру исследовательские станции, позволяющие собрать информацию о почве и климате планеты.
Запуск Астробиологической полевой лаборатории НАСА. Это беспилотный космический корабль, который будет искать жизнь на Марсе, а точнее, ее следы: соединения серы, азота, а также зоны, где когда-то была вода.
2017 год
Третий этап Лунной программы Китая: луноход-экскаватор должен накопать и отправить на Землю около 2 килограммов грунта.
2018 год
Запуск Mars Sample Return Mission, космической миссии на Марс, разработанной НАСА и ЕКА. Если все пройдет удачно, то марсианский грунт прибудет на Землю в 2020–2022 году.
Запуск второй миссии ExoMars — ExoMars Rover. На Красную планету отправят марсоход, который специалисты планируют научить подповерхностному бурению, автоматическому отбору проб и их обработке.
2019–2022 годы
Российский проект «МарсНет» («Марсианская сеть»). Марс опутают сетью станций, которая позволит получать данные об атмосфере и климате.
2020–2022 годы
Старт российского проекта по отправке аппарата на спутник Юпитера Европу. Это часть международной программы Europa Jupiter System Mission, в которой помимо Роскосмоса участвуют США и Европа, а возможно, и Япония.
«Экспедиция М» — в результате ее осуществления пробы грунта Марса должны появиться и в России.
«Меркурий П» — запуск российского аппарата к Меркурию (цели миссии еще уточняются).
2020–2024 годы
Американцы намерены начать строительство лунной базы как плацдарма для исследований дальнего космоса, прежде всего Марса. Окончательный вариант базы еще не выбран. Да и само строительство пока не утверждено.
На Луне должны появиться первые «кубики» российского полигона.
2024 год
Пилотируемый полет на Луну Европейского космического агентства. Он запланирован в рамках масштабной программы по изучению Солнечной системы «Аврора», от которой время от времени «отщипывается» финансирование.
2024–2030 годы
Высадка на Луну китайских астронавтов. Информации о проекте мало: Китай не любит распространяться о своих космических проектах. Известно лишь, что главная цель миссии — просто высадиться на Луне, а потом вернуться обратно.
2025 год
Первая российская пилотируемая экспедиция с посадкой на Луне. Но возможны и более поздние сроки, так как концепция развития Роскосмоса на 2015–2040 годы еще не утверждена.
2026 год
Непилотируемый полет на Марс планирует совершить Европейское космическое агентство.
2027–2032 годы
Должно начаться развертывание российской обитаемой базы на поверхности Луны. «До 2040 года мы планируем создать пилотируемую станцию на окололунной орбите, лунный экспедиционный комплекс и посещаемую лунную обитаемую базу», — сказал в одном из своих интервью Анатолий Перминов, руководитель Роскосмоса.
2033 год
Пилотируемый полет на Марс должно совершить Европейское космическое агентство.
2035 год и позже
США задумали пилотируемый полет к Марсу. Программа существует пока в виде заявления Барака Обамы: «Уверен, что к середине 30-х годов мы сможем доставить людей на орбиту Марса, благополучно вернуть их на Землю. А после этого осуществить уже высадку на Марс».
Где-то в это время должен состояться и пилотируемый полет России на Марс. Более точные сроки нам обещают указать после принятия новой Федеральной космической программы, прописанной уже на 2015–2040 годы. Но тренировочный проект «Марс-500» идет уже сейчас.
Источник: www.yaplakal.com/
Воды на Луне несколько процентов в верхнем слое грунта. Где-то больше, где-то меньше. Осенью была опубликована подробная карта ее распределения, составленная по данным прибора LEND, сконструированного российскими учеными. Сейчас готовится экспедиция к воде в приполярных областях. Впервые за тридцать с лишним лет Россия летит на Луну.
Буквы + 7 фот via Дарья Золотухина, Алексей Торгашев
— Вам удобно будет вечером к нам приехать, попозже? А то у нас эти дни совершенно перегружены. Определяем места посадки на Луне, — сказал по телефону заведующий лабораторией Игорь Митрофанов. — По нашей карте распределения воды.
Космическая держава Россия так давно не путешествовала дальше земной орбиты, что новость о скорой посадке аппарата на Луну, конечно, подстегивает воображение. И, конечно, мы поехали вечером в пятницу в Институт космических исследований и, конечно, застали там полон дом сотрудников, занимающихся как Луной, так и прочими планетами Солнечной системы.
Много лунного льда
К стене плакатными кнопками прибита микросхема стоимостью в средний автомобиль. Прибита зверски, навылет. Но умерла она не от этого. «Героически погибла в борьбе с высоким напряжением», — следует из распечатки на листе под микросхемой.
Плата, надпись и собственно стенка, на которой вся эта радость присутствует, находятся в лаборатории космической гамма-спектроскопии московского Института космических исследований. Лаборатория — это большое помещение с техническими и офисными столами, разделенное на несколько отсеков перегородками.
На офисных столах, как положено, бумаги и компьютеры, на технических — разнообразная электроника, в том числе и детектор для будущего американского марсохода. Именно эта металлическая коробка сантиметров тридцати в длину через полгода отправится на Марс искать воду, и мы, журналисты, конечно, не удержались, потрогали. Так что теперь, если на Марсе обнаружится жизнь, мы будем знать, чьи это бактерии. Впрочем, нас заверили, что коробку обязательно помоют перед отправкой…
А погибшая микросхема тестировалась для другого детектора — LEND, который вошел в состав приборов американского аппарата LRO, благополучно стартовавшего в 2009 году и сейчас летающего вокруг Луны на высоте 50 километров. Естественно, LEND полетел с другой, живой платой внутри. Задача его та же – искать воду, только на Луне. Про лунную воду мы и пришли поговорить с сотрудниками лаборатории.
— Этот прибор предназначен для поиска водного льда в лунном грунте, — говорит Игорь Митрофанов, руководитель проекта. — Он летит над поверхностью и видит изменение состава грунта с разрешением в десять километров. Вот карту, так сказать, влажности Луны мы уже построили.
— И много воды нашли? — спрашиваем.
— Вполне достаточно — несколько процентов.
Когда американцы запускали аппарат с нашим LEND на борту, про лед на Луне было мало что известно. Понятно было, что он есть, в первую очередь в виде остатков комет, которые уже четыре миллиарда лет врезаются в наш спутник. Было и второе предположение: что вода может образоваться в химических реакциях солнечного ветра с лунным грунтом, реголитом. В любом случае, лед на Луне обнаружили американцы в ходе миссии «Клементина» в 1993–94 годах (25 января 1994). Но все думали, что если вода где-то и сохранилась в значимых количествах, то, наверное, в вечной тени кратеров на Северном и Южном полюсах. Все оказалось не так.
— Видите, черными контурами обведены так называемые постоянно затененные области, — показывает Митрофанов карту распределения воды на Луне. — В полярных областях Солнце стоит низко к горизонту, поэтому если есть кратер, то за его гребень лучи никогда не попадают. Мы ожидали, что лед в основном там и обнаружится, потому что в других местах вода должна была испариться в результате нагрева. Но оказалось, что содержание воды не особенно зависит от затененности.
На карте синим изображены места, где воды много, а желтым и красным — где мало. Мозг привычно соотносит картинку с земными картами, и у него, у мозга, получается, что на Луне прямо-таки океаны. На самом деле количество замерзших частичек льда в красных областях отличается от синих на несколько процентов. И действительно, синие области никак не совпадают с кратерами. Ученые полагают, что вода на освещенных участках находится под слоем грунта. Ведь реголит — очень хороший теплоизолятор, поэтому в десятке сантиметров от раскаленной солнцем поверхности уже космический холод.
— Как же вы с пятидесяти километров эти проценты считаете? — спрашиваем.
— Так и считаем, — говорит Митрофанов. — Принцип работы какой? Прибор регистрирует нейтроны, которые вылетают из лунного грунта при взаимодействии с космическими частицами. Число этих нейтронов зависит от состава грунта, особенно от количества водорода. Потому что нейтрон, сталкиваясь с атомом водорода, теряет половину своей энергии, замедляется и может поглотиться. То есть там, где водорода много, нейтронов мало. А водород на Луне как раз должен находиться в составе водяного льда.
— А почему прибор был вызовом?
— Потому что нейтронов действительно мало. Мы регистрируем всего пять нейтронов в секунду. Мы счетчики сделали максимально чувствительными. Ну и… Да вот у Максима спросите, он — разработчик. Максим, расскажи, как делали!
Максим Мокроусов, молодой мужчина с уверенными движениями и голосом, выдвигается к столу, на котором расположен инженерный образец LEND.
—О! — говорит он. — Во-первых, цикл разработки прибора в среднем пять лет, а LEND мы разрабатывали очень быстро, за два с половиной года. Во-вторых, в идеальном случае все испытания проходят с успехом. Здесь так не было. Было несколько отказов, причем в тех условиях, которые вроде бы сто раз проходили: сутки-двое работает, а на третьи — отказ. Для того чтобы чувствительность прибора была высокая, мы усиливаем слабые токи. И вот у нас возникал пробой, искра, и из-за усиления высокое напряжение доходило до интегральной схемы. Вырубало мозги. Эти платы как раз так и сгорели, две штуки. Потом разобрались: оказалось, лак, которым покрывают микросхему, начинает испаряться при высоких температурах. И через газ шел пробой. Это ведь никак не засечь, кроме как додуматься! — Максим выразительно показывает пальцем на свою голову.
Полярные посадки
Когда LEND накопил статистику, к радости исследователей стало ясно, что вода на Луне присутствует не только в кратерах, но и на вполне доступных и удобных для посадки солнечных равнинах. Нужно было проверить, действительно ли это вода, и поточнее сказать, сколько ее. Тогда американцы провели эксперимент LCROSS. 9 октября 2009 года в Луну ударили разгонным блоком «Центавр». Удар выбил столб пыли из поверхности на высоту в полтора километра, а затем на Луну через этот столб «уронили» и сам аппарат LCROSS, который, пока падал, анализировал состав лунного грунта. Все это происходило на границе кратера Кабеус у Южного полюса. Воды нашли действительно много — примерно 5% по массе.
— Теперь нам нужно подобрать место для посадки наших аппаратов в 2013 и 2014 годах. Ну вот, смотрите, какой хороший район! Или вот… — Митрофанов показывает на синенькие пятна на карте. — В общем, мы предложим список из трех-четырех районов, которые нужно еще поизучать два-три месяца. Грунт, условия освещенности…
Первой в 2013 году полетит «Луна-Ресурс», за ней «Луна-Глоб». Обе миссии по приборам похожи, а модуль мягкой посадки вообще один и тот же. При этом «Луна-Ресурс» — совместный проект с Индией, которая предоставляет ракету-носитель, орбитальный аппарат и небольшой луноход собственной разработки. Но ясно, что наша страна выполняет самую сложную часть — посадку на поверхность и контактные исследования грунта. «Луна-Глоб» — чисто российская экспедиция, и вообще мы собирались ее запустить раньше «Ресурса», но потом, как это сплошь и рядом происходит в нашей космической отрасли, перенесли сначала на два года, а затем еще на два.
Эти две миссии можно, вообще говоря, рассматривать как одну с условным названием «Россия возвращается». Потому что мы на Луну не сажали аппараты с 1976 года, когда автомат «Луна-24» доставил на Землю 170 граммов лунного грунта. На тот момент страна исчерпала технические возможности по Лунной программе и переориентировалась на отработку комплекса «Энергия-Буран», впоследствии так и не нашедшего применения. И теперь нужно восстанавливать позиции.
— Поскольку я персонально отвечаю за научную часть посадочного аппарата, то с задачами знаком хорошо, — говорит Митрофанов. — Задача такая: детально изучить условия в районах полюсов. Полярная Луна, как мы любим говорить, — это новая Луна, совсем не та, которую изучали наши луноходы и американские астронавты. Главное отличие в том, что именно на полюсах в грунте сохраняется вода в виде льда и прочие летучие вещества, занесенные кометами. На аппаратах будут стоять приборы для дистанционного анализа пыли, плазмы, температуры под поверхностью. Грунт поднимут внутрь прибора манипулятором и изучат его элементный и изотопный состав. Также на Луну впервые привезут радиомаяк. И тогда можно будет очень точно сажать другие аппараты.
— Кто гарантирует, что вы попадете именно в тот участок, где хоть какая-то вода есть? Может, она будет всего в ста метрах, а вы попадете в то место, где совсем сухо.
— Никто. Но мы будем выбирать участок с однородной поверхностью, и маловероятно, что там будут резкие различия на мелких масштабах. С другой стороны, вопрос правильный, и именно поэтому следующим этапом нужно делать хороший долгоживущий луноход, а затем возврат грунта. Нужно отбирать и доставлять не любые, а самые интересные образцы. Причем обязательно без разморозки, чтобы не потерять летучие соединения. А если будут органические соединения, то, наверное, сначала нужно доставлять на МКС, чтобы, не дай бог, не привезти на Землю что-то нехорошее.
Лунный полигон
Что вообще Россия хочет от Луны в ближайшие годы? Какие у нас там задачи, кроме простого «отметиться» и еще раз поизучать грунт? И, главное, насколько твердо мы намерены эти задачи выполнять?
Такие вопросы мы задали Александру Лукьянчикову, директору Центра планетарных исследований НПО им. Лавочкина — организации, создающей аппараты для лунных миссий. Встречались мы с ним в музее космонавтики объединения: посреди зала в качестве экспоната луноход — овальная тележка, нагруженная приборами, дальше первые спутники, аппарат, привезший лунный грунт, карта Луны во всю стену… Советские футуристические объекты. И сам Лукьянчиков — коренастый мужчина в пиджаке и с картами в руках, такой классический советский инженер. На картах забавные роботы, как из детской раскраски. Проект нашей будущей лунной станции или, как ее еще называют, полигона.
— После 2015 года начнется вторая фаза Лунной программы. По всей видимости, это и будет доставка образцов лунного грунта на Землю. А наша конечная цель — хотя конечной, наверное, не бывает никогда, но все же — создание «лунного полигона». По сути это лунная база, состоящая из автоматических модулей, — говорит Лукьянчиков. — Ее инфраструктура в чем-то напоминает пилотируемую станцию. Но масштабы гораздо скромней, она не требует таких колоссальных затрат на обеспечение жизнедеятельности космонавтов, как проекты 60–70-х годов.
Предполагается, что будут средства транспортировки, мощная энергетическая установка для питания механизмов, парк луноходов. Потом можно будет доставлять с Земли новые модули и расширять базу.
— Например, туда можно транспортировать крупногабаритный телескоп для исследований дальнего космоса, полномасштабную станцию для исследований грунта, — уточняет Лукьянчиков. — Правда, «лунный полигон» не прописан в текущей Федеральной космической программе, срок ее действия — до 2015 года. Но я думаю, лет через пять-десять мы создадим все необходимые строительные кубики для такой базы.
— Планируется ли промышленное освоение Луны?
— Есть несколько разных взглядов на эту проблему. Например, ярый сторонник идеи использования Луны для получения энергетического сырья — это Институт геохимии Вернадского. Я имею в виду изотоп гелий-3 как потенциальное топливо для чистого термоядерного реактора, — поясняет Лукьянчиков. — Если речь идет об устройствах по добыче, по выделению этого изотопа, по его хранению и так далее, то такие устройства нами пока не разрабатываются. Информации о подобных проектах в других странах у нас тоже нет.
Пока ракетчики строят базу для роботов, но строят ее у воды. А это значит, что в перспективе туда отправятся живые люди. Вода нужна и нам, и любым теплицам-оранжереям, которые будут на Луне непременно, если будет обитаемая база. Лед на Луне позволяет поставить простую установку для получения кислорода и водорода из воды. Берем грунт, нагреваем, получаем водяной пар. Воду разлагаем электричеством на кислород и водород — сразу и воздух, и горючее для ракет.
Те данные, которые получили ученые из Института космических исследований, показывают, что из тонны местного грунта можно выжать пятидесятилитровый бак воды. Не так уж и плохо. В некоторых регионах Земли почва гораздо суше.
Сам вопрос — нужна ли нам Луна? — людьми, причастными к космонавтике, давно решен.
— Я считаю, что Луна неизбежно будет освоена. Не изучена, а именно освоена, то есть включена в цивилизационную среду обитания, — говорил нам Митрофанов. — Она будет использоваться и как площадка для освоения Марса. Думаю, что неизбежно возникнет регулярный трафик между Землей и Луной, а в дальнейшем и между Землей и Марсом. На полюсах Луны будут присутствовать форпосты землян. Не могу поручиться, что там постоянно нужно держать экипаж, но условия для посещения там будут.
— Но нет же пока хорошего двигателя, чтобы дешево поднять ракету с Земли! Вывести килограмм груза даже на низкую орбиту стоит тысячи долларов! Разве можно в таких условиях массово путешествовать?
— Мы сейчас делаем проект «Фобос-Грунт», он стоит пять миллиардов рублей, это примерно по сто рублей с работающего гражданина страны. Это даже не Луна, это орбита Марса! А о массовых путешествиях давайте пока не будем говорить, давайте сначала просто слетаем. Мы уже 20 лет не посылали аппараты в дальний космос. Если мы сейчас не будем поддерживать дальнюю космонавтику, то ответы на вопросы станут предопределены: мы уже не сможем участвовать в лунной космонавтике. Совершенно точно, что космонавтика XXI века — лунная. Либо мы будем летать, либо придется проситься на борт.
Лаборатория в Институте космических исследований заполнена приборами и деталями приборов, которые со временем разлетятся по Солнечной системе. Держишь в руках кусок металла, набитый микросхемами, а он через год будет ездить по Марсу.
— Вам не странно здесь работать? — спрашиваем.
— Ну, привыкаешь!
Хронология космических амбиций
До каких планет доберутся интересы человечества в ближайшую четверть века
2011 год
«Фобос-Грунт» (Россия): на Фобос за грунтом отправится автоматический космический аппарат. Пока еще ни одна страна мира не пыталась привезти грунт со спутника Марса на Землю.
Mars Science Laboratory (Марсианская научная лаборатория), или Curiosity (в переводе — «любопытство»), НАСА. Как и в случае с российским «Фобос-Грунтом», запуск аппарата не вписался в «окно к Марсу» в 2009-м, поэтому был перенесен на 2011 год. Марсоход нового поколения, представляющий собой автономную химическую лабораторию, должен провести анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. И на основе этих данных американские ученые обещают установить, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе. В числе приборов есть и те, что изготовлены в нашем Институте космических исследований.
GRAIL (Лаборатория гравитационного анализа недр) — новая миссия НАСА, которая будет исследовать необычное гравитационное поле Луны. Ожидается, что «Лунный Грааль» прольет свет на историю происхождения Луны, Земли и других, похожих на Землю планет.
2012 год
Миссия Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) НАСА: на орбиту Луны отправится аппарат, который будет изучать атмосферу и пыль в окрестностях планеты.
2013 год
Второй этап китайской Лунной программы: высадка на поверхность луноходов. Автоматы смогут работать и лунной ночью за счет питания от радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Луноходы уже готовы, но еще не разработаны носители и посадочные модули.
Project M (НАСА) — отправка на Луну роботов — аватаров вместо людей. Такой робот будет двигаться по командам, передаваемым с Земли, то есть копировать движения реального человека, аватаром которого в текущий момент он является. Это станет первым этапом создания американской лунной базы.
Запуск MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) — американского зонда, предназначенного для изучения причин, по которым Марс потерял свою атмосферу.
Индия продолжит лунную одиссею, на этот раз в паре с Россией. По планам проекта «Луна-Ресурс — 1» («Чандроян — 2») на орбиту Луны должен быть доставлен индийский аппарат, а непосредственно на поверхность — луноход нашего азиатского партнера и российский исследовательский аппарат.
2014 год
Российский проект «Луна-Глоб». Автоматическая посадка, исследование грунта и воды. Доставка радиомаяка для будущих экспедиций.
Старт космической автоматической миссии BepiColombo. Европейское космическое агентство (ЕКА) и Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) отправят зонд к Меркурию. Аппарат будет изучать магнитосферу планеты, планируется создать мультиволновую карту ее поверхности. Кстати, и там будут использоваться российские нейтронные детекторы.
2015 год
Япония планирует начать колонизацию Луны роботами-гуманоидами maido-kun. Человекоподобные машины будут заниматься геологическими исследованиями Луны. Стоимость одного такого «исследователя» оценивается в 10,6 млн долларов.
Старт второй фазы проекта «Луна-Ресурс» (Россия): по всей видимости, это будет доставка образцов лунного грунта на Землю.
2016 год
Запуск первой миссии проекта ExoMars — Mars Trace Gas Orbiter (разработка ЕКА в сотрудничестве с НАСА). Марсоход будет искать следы метана и других газов в атмосфере.
2016–2018 годы
Запуск российской программы «Венера-Д». Планируется посадить на Венеру исследовательские станции, позволяющие собрать информацию о почве и климате планеты.
Запуск Астробиологической полевой лаборатории НАСА. Это беспилотный космический корабль, который будет искать жизнь на Марсе, а точнее, ее следы: соединения серы, азота, а также зоны, где когда-то была вода.
2017 год
Третий этап Лунной программы Китая: луноход-экскаватор должен накопать и отправить на Землю около 2 килограммов грунта.
2018 год
Запуск Mars Sample Return Mission, космической миссии на Марс, разработанной НАСА и ЕКА. Если все пройдет удачно, то марсианский грунт прибудет на Землю в 2020–2022 году.
Запуск второй миссии ExoMars — ExoMars Rover. На Красную планету отправят марсоход, который специалисты планируют научить подповерхностному бурению, автоматическому отбору проб и их обработке.
2019–2022 годы
Российский проект «МарсНет» («Марсианская сеть»). Марс опутают сетью станций, которая позволит получать данные об атмосфере и климате.
2020–2022 годы
Старт российского проекта по отправке аппарата на спутник Юпитера Европу. Это часть международной программы Europa Jupiter System Mission, в которой помимо Роскосмоса участвуют США и Европа, а возможно, и Япония.
«Экспедиция М» — в результате ее осуществления пробы грунта Марса должны появиться и в России.
«Меркурий П» — запуск российского аппарата к Меркурию (цели миссии еще уточняются).
2020–2024 годы
Американцы намерены начать строительство лунной базы как плацдарма для исследований дальнего космоса, прежде всего Марса. Окончательный вариант базы еще не выбран. Да и само строительство пока не утверждено.
На Луне должны появиться первые «кубики» российского полигона.
2024 год
Пилотируемый полет на Луну Европейского космического агентства. Он запланирован в рамках масштабной программы по изучению Солнечной системы «Аврора», от которой время от времени «отщипывается» финансирование.
2024–2030 годы
Высадка на Луну китайских астронавтов. Информации о проекте мало: Китай не любит распространяться о своих космических проектах. Известно лишь, что главная цель миссии — просто высадиться на Луне, а потом вернуться обратно.
2025 год
Первая российская пилотируемая экспедиция с посадкой на Луне. Но возможны и более поздние сроки, так как концепция развития Роскосмоса на 2015–2040 годы еще не утверждена.
2026 год
Непилотируемый полет на Марс планирует совершить Европейское космическое агентство.
2027–2032 годы
Должно начаться развертывание российской обитаемой базы на поверхности Луны. «До 2040 года мы планируем создать пилотируемую станцию на окололунной орбите, лунный экспедиционный комплекс и посещаемую лунную обитаемую базу», — сказал в одном из своих интервью Анатолий Перминов, руководитель Роскосмоса.
2033 год
Пилотируемый полет на Марс должно совершить Европейское космическое агентство.
2035 год и позже
США задумали пилотируемый полет к Марсу. Программа существует пока в виде заявления Барака Обамы: «Уверен, что к середине 30-х годов мы сможем доставить людей на орбиту Марса, благополучно вернуть их на Землю. А после этого осуществить уже высадку на Марс».
Где-то в это время должен состояться и пилотируемый полет России на Марс. Более точные сроки нам обещают указать после принятия новой Федеральной космической программы, прописанной уже на 2015–2040 годы. Но тренировочный проект «Марс-500» идет уже сейчас.
Источник: www.yaplakal.com/
