Луна Поднебесной

Буквально на наших глазах разворачивается космическая эпопея, равной которой не было несколько десятилетий. Лунную гонку между США и СССР многие уже забыли. Последний раз пробы грунта с Луны доставляли в 1976 году. Теперь пришел черед Китая. Решающая миссия. “Чанъэ-5” готовится к возвращению на Землю. Будем надеяться, с триумфом

Три китайских шага
Бросаются в глаза последовательность и продуманность усилий КНР по освоению Луны. Ее программу можно разбить на три этапа: изучение спутника с его орбиты; отработка мягкой и управляемой посадки на поверхность; доставка лунного грунта на Землю с отработкой технологий, необходимых для будущей пилотируемой экспедиции.
На первом этапе разработаны и запущены два космических аппарата — “Чанъэ-1” и “Чанъэ-2. “Чанъэ” — так именуют по китайской мифологии богиню Луны. Оба аппарата отработали свою программу, произведен сбор данных, на основе которых затем построили трехмерную топографическую карту поверхности. Анализ снимков позволил изучить условия и выбрать возможные места посадок будущих исследовательских аппаратов. Интересный факт: выполнив свое задание, “Чанъэ-2” сняли с окололунной орбиты и направили к астероиду Тутатис. С самого начала китайские конструктора заложили в аппарат дополнительные резервы, гарантирующие выполнение заданной программы и даже кое-что сверх нее.
Станции “Чанъэ-3” и “Чанъэ-4” смогли сразу добиться того, что не удалось с первого раза никому — ни США с СССР, ни новым космическим странам Израилю и Индии — осуществить мягкую посадку. Хорошо помню вечер 14 декабря 2013 года. Велась прямая трансляция. Аппарат шел на посадку с включенными двигателями. Непосредственно над точкой он завис на долгую минуту. Затем совершил небольшой маневр и опустился на грунт. Китайцы успешно продемонстрировали так называемую адаптивную посадку с анализом подстилающей поверхности, с маневром для уклонения от препятствий в случае необходимости. Подобной технологией сегодня владеют кроме Китая еще Штаты и Европейское космическое агентство. Не имея таких возможностей в 60-е и 70-е годы, США и СССР разбили на пару при посадке около двух десятков своих аппаратов. Миссия аппарата “Чанъэ-4” выделяется тем, что его посадка осуществлена на невидимой для нас стороне Луны. Станция прилунилась в кратере Фон Карман 3 января 2019 года и сделала первый в мире снимок поверхности обратной стороны Луны с близкого расстояния. Ретрансляционный спутник обеспечил связь центра управления с луноходом, начали осуществлять первую в мире телекоммуникационную связь с обратной стороной Луны.
На третьем этапе программы предстояло самое сложное — отработка не только миссии по доставке грунта с Луны, но и в целом обеспечение безопасного и управляемого возврата аппарата на Землю. Вначале запустили “Чанъэ-5Т1”. Его задачами являлись совершение маневров на орбите Луны, сход с нее, возвращение на Землю со второй космической скоростью (11,2 километра в секунду) в заданном районе Внутренней Монголии (КНР). Спускаемый аппарат станции “Чанъэ-5Т1” 31 октября 2014 года вернулся на Землю. Впереди была основная экспедиция по доставке лунного грунта.

Путь Лунной Богини
С помощью тяжелого носителя “Чанчжэн-5” станцию “Чанъэ-5” 23 ноября 2020 года вывели на орбиту Землю, с которой далее она стартовала по направлению к Луне. Несколько слов о тяжелой ракете “Чанчжэн-5”. Многие привыкли считать китайские носители отсталыми, летающими на токсичных компонентах с признаками заимствования конструктивных решений у других космических держав. Все эти разговоры не имеют никакого отношения к новой ракете. Ее маршевые двигатели работают на компонентах керосин/жидкий кислород. Верхние ступени используют водородно-кислородное топливо. Носитель состоит из унифицированных модулей. Полезная нагрузка — около 25 тонн на низкую околоземную орбиту. Запускают “Чанчжэн-5” с новейшего космодрома Вэньчан, расположенного на острове Хайнань. Любителям отдыха на острове следует обратить внимание на возможность посетить космодром с экскурсией.
Однако вернемся к станции. Специалистам бросилось в глаза практически полное подобие конструкции станции и баллистической схемы полета легендарным американским кораблям проекта Apollo. Китайские коллеги не стали отбрасывать позитивный опыт NASA, они ведь в курсе, что американцы проанализировали тысячи схем и вариантов полета. В итоге выбрали оптимальный и безопасный вариант, подтвержденный не только шестью успешными высадками астронавтов, но и спасением экипажа Apollo-13 после разрушительного взрыва. Разница лишь в том, что “Чанъэ-5” — миниатюрная копия Apollo. Если масса американского корабля с экипажем и лунным модулем составляла добрых 45 тонн, то масса китайского аппарата со всеми составляющими — чуть более восьми. Тем не менее это вполне позволяет отрепетировать перспективную пилотируемую экспедицию и доставить на Землю свыше двух килограммов образцов лунного грунта. Напомню, что советские станции “Луна-16, 20, 24” смогли доставить на Землю от 53 до 170 граммов лунного материала, что, впрочем, тоже огромное достижение, учитывая что это было сделано более 40 лет назад, и что сегодняшний Роскосмос тех технологий не имеет.
Как устроена “Лунная богиня”? Станция состоит из двух крупных частей — орбитального и посадочного модулей. В них в свою очередь есть еще по одному модулю: в орбитальном — возвращаемый, в посадочном — взлетный. Вся связка с орбиты Земли долетела до окрестностей Луны за четверо суток, 27 ноября прошло торможение, и станция стабилизировалась на ее орбите. Посадочный модуль 1 декабря отделился от орбитального и через несколько часов совершил посадку в Океане Бурь к северо-востоку от горы Рюмкера. За десять минут до посадки отключилась прямая трансляция, и многие наблюдатели стали готовиться к худшему. Посадка на Луну — задача непростая. Совсем недавно, в феврале и сентябре 2019 года, при попытке ее совершить разбились израильский и индийский исследовательские аппараты. Шло время, все ждали информации. Через 42 минуты китайский центр управления полетом сообщил, что осуществлена благополучная посадка с небольшим перелетом от расчетного места. Позднее в сети появилось видео посадки. Оно было низкого качества. Похоже, посадочный модуль был в критической ситуации и его спас алгоритм адаптивной посадки, о котором сказано выше.

Не с пустыми руками
Посадочный модуль совершил бурение и извлек колонку грунта высотой два метра. Кроме того, механический манипулятор собрал ряд обломков, камней. Ценный груз поместили в герметичный отсек взлетного модуля. Взлетный модуль 4 декабря стартовал с Луны. После нескольких коррекций орбиты 5 декабря он состыковался с орбитальным. Образцы грунта переместились в герметичную капсулу возвращаемого аппарата. Автоматическая стыковка аппаратов на орбите Луны — очередное большое достижение китайских коллег. Оно осуществлено впервые в истории. По оценке специалистов, технически это был самый трудный и ответственный момент экспедиции — автономная стыковка модулей с периодами потери связи с Землей в условиях малоизученной окололунной навигации. Таким результатом обладает сегодня только космонавтика Китая. Еще раз хочется вспомнить труды выдающегося творца космической техники Цяня Сюэсэня, его вклад в сегодняшний успех. Талантливый молодой человек в 1934 году попал в США, где окончил Массачусетский технологический институт, получив звание магистра, а затем — Калифорнийский технологический, получив звание доктора аэронавтики. После Второй мировой войны работал в знаменитой Лаборатории реактивного движения в Пасадене, внес значительный вклад в создание американской космической программы. В Китае Цянь Сюэсэнь возглавил работы по созданию ракет боевого и космического назначения. Прожил долгую жизнь, своими глазами увидел и первый полет китайского космонавта, и первую автоматическую лунную станцию. Своим трудом и достижениями еще раз доказал, что в космонавтике очень многое решает человек-лидер. Такова уж специфика этой сферы деятельности.

А остальные?
Начнем с Российской Федерации. Как считает российский эксперт Павел Лузин: “В отличие от китайской российская программа лунных исследований идет с многолетней задержкой. Так, аппарат “Луна-25”, известный ранее как “Луна-Глоб”, должен стартовать в октябре 2021 года, хотя изначально его запуск планировали в федеральной космической программе на 2006-2015 годы. Цель миссии заключается в отработке технологии посадки и испытании научного оборудования. В рамках своей лунной программы Россия планирует в ближайшие пять лет заново научиться делать то, что СССР делал в 1966-1976 годы, но с использованием новых технологий. Если все обойдется без новых задержек, то в середине 2020-х. Россия отправит аппарат “Луна-26” на орбиту естественного спутника Земли и разместит на его поверхности станцию “Луна-27”. Правда, сейчас РФ претендует лишь на то, чтобы пополнить “клуб”, в котором уже состоят США, ЕС, Япония, Китай, Индия и Израиль. Россия пробует найти точки соприкосновения с КНР. Соглашение о координации миссий двух стран (“Луны-26” и “Чанъэ-7”) и создании совместного центра данных по исследованию Луны и дальнего космоса подписано осенью 2019 года. Сейчас все зависит от того, способен ли будет “Роскосмос” эту пока еще декларацию претворить в жизнь”.
В 2019 году США инициировали возвращение своих астронавтов на Луну. Эта программа названа в честь греческой богини Артемиды, но и это сделано неспроста. Артемида — сестра бога света Аполлона, а именно так (Apollo) называлась легендарная программа, которую реализовали в 1969-1972 годах. “Артемида” — очень масштабная программа, и американская сторона осознает, что для ее реализации абсолютно необходима международная кооперация, которая наследовала бы позитивный опыт работ стран по проекту Международной космической станции (МКС).

Что же влечет на Луну?
Почему же взоры космических агентств в итоге сосредоточились на Луне? Потому что впервые со времен великих географических открытий появилось нечто, дающее большие стратегические возможности и до сих пор неподеленное. В планах построение постоянной обитаемой базы, которая бы обеспечивалась на 90 процентов или более местными ресурсами. Эта база будет способна радикально снизить стоимость всех космических полетов в ближнем космосе, создать плацдарм для освоения дальнего. На Луне будут созданы обсерватории, центры отработки новых технологий. Будут и туристские объекты. Все это на основе двух главных лунных ресурсов — мощного солнечного излучения, дающего огромный потенциал для солнечной энергетики, и самого ценного вещества в Солнечной системе — воды. Вода, которая находится на Луне в состоянии льда, в кратерах, лунных пещерах и грунте. Доступ к этому ресурсу обеспечит лунную базу и стартующие корабли водой, кислородом для дыхания, водородом и кислородом в качестве компонентов топлива и источника энергии. Впервые человечество получит возможность утвердиться в космосе на постоянной основе. Остается добавить уникальные баллистические условия для полетов в системе Луна-Земля и в Дальний космос.
Как всегда, мест с оптимальными характеристиками будет недостаточно, за них видимо и развернется борьба. В новом исследовании группа астрономов во главе с Мартином Элвисом из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра (США), проанализировали наличие таких мест на поверхности Луны, их возможное влияние на отношения между ключевыми игроками и способы предотвращения потенциальных конфликтов.
Такие места включают “зоны вечного света” (области, почти постоянно освещенные солнечным светом, что дает доступ к энергии) и находящиеся в вечной тени кратеры приполярных областей, в которых находят водяной лед. За эти ресурсы развернутся самые настоящие баталии уже в ближайшее время, считают авторы.
Кроме того, Элвис и его команда отметили наличие на Луне и других важных ресурсов. Торий и уран, имеющие значение как основа радиоактивного топлива, обнаруживают вместе в 34 областях, представляющих собой зоны размером меньше 80 километров каждая. Железо занимает более обширные территории, участки размерами 30-300 километров, однако таких участков на Луне насчитывается всего лишь 20.
И еще одним важным лунным ресурсом является изотоп гелий-3, способный выступать в роли топлива для перспективных термоядерных реакторов. Образующийся под действием солнечного излучения в горных породах лунной поверхности, он сейчас занимает обширные территории, однако самые высокие концентрации гелия-3 характерны лишь для восьми основных областей, размер каждой из которых не превышает 50 километров.
Но вернемся с сегодняшним событиям. Сообщение о том, что станция “Чанъэ-5” выполнила второй орбитальный маневр, вышла на переходную орбиту “Луна-Земля” и находится на пути домой, пришло 14 декабря. Скоро последует разделение модулей, вход возвращаемого модуля в атмосферу и если все пройдет благополучно, посадка поздним вечером, примерно в 23 часа, 16 декабря. Ждем добрых вестей.

Источник: np.kz