В течение первой половины 2024 года состоялось сразу несколько значимых космических миссий на Луну. США, КНР и Япония продемонстрировали миру целый ряд захватывающих стартов, которые, учитывая глобальную перспективу в отношении земного спутника, стали лишь началом в стремлении человечества прочно закрепиться на Луне в ближайшие десятилетия.
Сегодня рассмотрим наиболее весомые космические миссии к спутнику Земли, состоявшиеся на протяжении первой половины 2024 года.
Старт CLPS: путешествие Peregrine и Nova-C
Первым в этом году, 8 января, на борту новой ракеты Vulcan Centaur от ULA к Луне отправился посадочный модуль Peregrine производства американской компании Astrobotic Technology. По плану миссии, аппарат Peregrine должен был предпринять попытку мягкой посадки на Луну. Однако космический корабль не смог покинуть свою первоначальную эллиптическую лунную орбиту ввиду утечки топлива, начавшейся сразу после его отстыковки от ракеты-носителя. Нехватка мощности в последнем прыжке к Луне привела к тому, что Peregrine решили уничтожить посредством контролируемого сведения в атмосферу Земли.
Миссия Peregrine стала первой в долгожданной программе NASA по доставке коммерческих полезных грузов на Луну (CLPS). Как выяснили более поздние исследования Astrobotic Technology, вероятнее всего, нехватка мощности двигателя и утечка топлива случились из-за гелия, попавшего под высоким давлением в клапан подачи топлива. Потеря Peregrine была не единственной для NASA в январе этого года. 72-й взлет над поверхностью Марса оказался последним для вертолета Ingenuity, работавшего на Красной планете, начиная с 3 апреля 2021 года.
Фото NASA Kennedy Space Center
Источник: NASA
Второй запланированной миссией программы (CLPS) стало путешествие космического корабля Nova-C от компании Intuitive Machines со штаб-квартирой в Хьюстоне, штат Техас. Аппарат Odysseus, с установленным на борту посадочным модулем Nova-C, был запущен на орбиту 15 февраля со стартовой площадки Космического центра им. Кеннеди на мысе Канаверал с помощью ракеты-носителя Falcon 9 от SpaceX.
По замыслу, космический аппарат должен был добраться к поверхности Луны за неделю, сделав Intuitive Machines первой частной компанией на Земле, сумевшей осуществить внеземную посадку на спутник. В течение двух недель Nova-C предстоял ряд научных исследований, в частности следовало применить бур для забора образцов лунного грунта в специальный контейнер. Но на самом деле «мягкой» эта посадка так и не стала.
Источник: Intuitive Machines
Уже спустя шесть дней, 21 февраля, аппарат вышел на лунную орбиту высотой 92 км, а на следующий день начал маневр, в результате которого оказался в 300 км от южного полюса Луны, в районе кратера Шомбергера. Однако во время посадки его постигла неудача — при первом контакте с лунной поверхностью сломалась одна из посадочных ножек, из-за чего модуль отпружинил и завалился на бок. Солнечная панель, которая должна была стать основным источником пополнения энергии, склонилась к кратеру, таким образом сделав невозможной подзарядку батарей.
В конце концов посадочная платформа, которой надлежало работать на Луне две недели, передавая на Землю результаты своих исследований, отправила туда лишь 350 МБ данных с установленных на ней научных инструментов. После шести земных суток активности, 29 февраля, Nova-C укрыла тенью лунная ночь, поэтому он больше не мог получать энергию от своих солнечных батарей. Почти через месяц после посадки, 23 марта, Intuitive Machines объявила о завершении космической миссии Odysseus.
Источник: habr.com
Несмотря на досадную неудачу, постигшую первый из трех посадочных модулей Nova-C (следующие лунные миссии могут состояться в конце 2024-го и в 2025 году), у Intuitive Machines был повод отпраздновать и некоторые успехи. Прежде всего Odysseus стал первым космическим кораблем на металоксовом топливе (смесь жидкого метана с жидким кислородом).
Следует также признать, что Intuitive Machines стала первой коммерческой компанией, которой удалось относительно мягко посадить платформу на Луну и даже получать с нее данные телеметрии. Так что, учитывая не совсем удачный старт Peregrine, более поздние достижения, продемонстрированные Nova-C, здесь видятся большим шагом вперед.
В течение 2024 года ожидается запуск еще трех миссий программы CLPS:
- Посадочная лунная платформа Blue Ghost M1 — разработкой космического корабля и запуском руководит Firefly Aerospace. Предполагаемый старт — IV квартал 2024 года. Космический аппарат должен доставить оснащенный небольшими коммерческими полезными грузами посадочный модуль на Луну.
- Griffin Mission 1 под руководством Astrobotic Technology. Вероятный старт — ноябрь 2024 года. Космическая миссия призвана доставить на Луну посадочный модуль, запустив его с борта ракеты Falcon Heavy. Изначально планировалось, что основной полезной нагрузкой спускаемого аппарата Griffin станет луноход NASA VIPER, однако в июле этого года космическое агентство отказалось от использования ровера в связи с ростом стоимости проекта, оставив другие виды коммерческого полезного груза.
- IM-2 Athena. Вероятный старт — декабрь 2024 года. Вторая космическая миссия от Intuitive Machines по программе NASA CLPS, которая должна доставить новый посадочный модуль Nova-C Athena на поверхность спутника Земли. Главной задачей для второго Nova-C станет измерение содержания лунного водяного льда с помощью детектора PRIME-1. На посадочном модуле Athena также будет размещен беспилотный дрон Micro Nova Hopper (или μNova), использующий свой нейтронный спектрометр для измерения содержания водорода на поверхности в зонах PSR (постоянно затененных областях на Луне). Бурение лунного грунта для более глубокого погружения поисковых инструментов выполнит установленная на космическом корабле специальная буровая установка TRIDENT.
Уже сейчас несложно заметить, что программа NASA CLPS становится основной площадкой для демонстрации новейших технологий по космической логистике, которые позднее будут использованы во время лунных миссий программы Artemis, также предусматривающих строительство первых населенных баз на поверхности спутника.
Ответ Азии: успех китайской Change 6 и японского SLIM
Достижения NASA на глобальной арене в этом году можно было сопоставить разве что с китайской космической миссией Change 6. Космический аппарат стартовал 3 мая на борту сегодняшнего флагмана космической промышленности КНР — ракеты Long March 5. Уже 8 мая орбитальный аппарат Change 6 достиг орбиты Луны, где пребывал около трех недель. 30 мая от него отделился посадочный модуль для забора образцов и совершил мягкую посадку на обратной стороне Луны, в районе большого бассейна Эйткен вблизи южного полюса спутника.
Источник: NASA
Стоит отметить, что программа Change 6 не была полностью закрытой для мира. В конце 2018 года CNSA, руководившее разработкой программы, предложило ряду европейских стран разместить на посадочном модуле дополнительную полезную нагрузку до 10 кг. Таким образом китайский набор инструментов пополнился итальянским ретрорефлектором, орбитальным дальномером INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations), французским DORN (Detection of Outgassing Radon) для исследования передвижения лунной пыли и частиц воды между реголитным слоем и экзосферой. Швеция тоже приняла участие в китайской инициативе, ее модуль NILS (Negative Ions on Lunar Surface) провел эксперимент по исследованию излучения отрицательных ионов вокруг Луны. Change 6 стал материнским кораблем и для пакистанского зонда ICUBE-Q CubeSat, который отделился от него и с орбиты наблюдал за магнитудой Луны с помощью пары оптических сенсоров.
За двое суток с посадочной платформы Change 6 был развернут маленький беспилотный ровер Jinchan, оснащенный для поиска залежей льда инфракрасным спектрометром и оптической камерой, с помощью которой заснял позже посадочную платформу на обратной стороне Луны.
Источник: CNSA
После забора образцов породы и еще нескольких суток активности посадочная платформа стартовала с бассейна Эйткен, ведь наверху ее уже ждал орбитальный модуль для стыковки, которая состоялась 6 июня. Во время орбитального маневра посадочная платформа передала космическому кораблю контейнер со сборами, в котором содержалось более 2 кг лунной породы. После этого Change 6 начал готовиться к обратному полету на Землю. Возвращение в атмосферу состоялось 25 июня, когда спускаемая капсула вошла в контролируемое падение над территорией Сизиванг Баннер, Внутренняя Монголия.
С самого начала весь 2024 год прошел под знаком активной заинтересованности в присутствии на Луне, особенно со стороны коммерческого космического сектора. Первые миссии американской программы CLPS, хотя и не были стопроцентно удачными, проложили путь для дальнейшего воплощения космической программы NASA Artemis. CLPS остается основной логистической миссией Artemis, поэтому ее неудачные результаты и задержки сразу негативно влияют на сроки реализации программы. Именно так случилось в начале этого года, когда на следующий день после неудачи Peregrine NASA объявило об отсрочке будущих миссий Artemis минимум на год.
На этом фоне китайская лунная программа остается поразительно стабильной. И еще один успех во время возвращения Change 6 — яркое тому подтверждение. Уже сегодня мы видим все большие усилия, которые основные космические державы направляют на укрепление присутствия на Луне.
Говоря о результатах других стран Азиатского региона, стоит отметить частично удачный опыт японского космического корабля SLIM, который 19 января 2024 года совершил первую в истории Японии мягкую посадку на Луну с диапазоном точности 100 м (для сравнения, у Apollo 11 этот показатель был равен 5-12 км). Несмотря на то, что маневр посадки проходил удачно, на последних этапах снижения тормозные двигатели SLIM подверглись воздействию неравномерной тяги, в результате чего космический аппарат завалился на бок.
Часть солнечных панелей SLIM вследствие падения оказались направленными в сторону Луны, однако зонд сохранил способность отправлять информацию на Землю, работая в энергосберегающем режиме. Команда инженеров из JAXA трижды погружала аппарат в контролируемый сон для экономии его ресурса во время долгих лунных ночей. К большому удивлению, каждый раз он «просыпался» и продолжал отправлять показатели со своих устройств на Землю.
Последние данные телеметрии SLIM отправил 29 апреля, после своего третьего пробуждения. Однако спустя некоторое время связь с космическим аппаратом оборвалась из-за внезапной потери мощности, которая свидетельствовала о полной разрядке аккумуляторов. JAXA до сих пор не объявила об официальном завершении миссии SLIM, поэтому, вероятно, еще попытается перезапустить зонд во время следующего лунного дня, когда лучи Солнца смогут добраться до его солнечных панелей.
В настоящее время наблюдаем, как разворачивается конкуренция между двумя главными космическими державами Азиатско-Тихоокеанского региона. Несмотря на то, что КНР продолжает доминировать по количеству удачных посадок на Луну, Япония настойчиво наступает ей на пятки, явно демонстрируя нежелание отставать от своего ближайшего соседа.
Луна в орбите глобальной заинтересованности
На сегодня мы видим, что основная троица новых американских ракет или уже прошли, или только планируют (как в случае с New Glenn) испытания именно в межпланетных космических миссиях. United Launch Alliance (ULA) готовится ко второму запуску.
Остался разве что Starship Superheavy, который 14 марта и 6 июня 2024 года совершил свои третий и четвертый демонстрационные полеты. И если во время весенней IFT-3 космический корабль Starship был утрачен при возвращении в атмосферу Земли, летняя демонстрация завершилась для SpaceX успешно. На этом этапе космический корабль и бустер удачно совершили маневр виртуальной посадки. Пройдя пик нагрева, возвращаясь в атмосферу, бустер B11 упал в воды Мексиканского залива, а космический корабль S29 закончил свое путешествие в Индийском океане.
На этот год у SpaceX намечено еще два тестовых запуска нового космического корабля: миссии IFT-5 и IFT-6. Компании предстоит продемонстрировать полный цикл запуска/возвращения своей сверхтяжелой ракеты-носителя. Сначала SpaceX планировала расширение количества запусков Starship Super Heavy до девяти на протяжении 2024 года, однако по состоянию на конец августа эти планы представляются все более утопическими.
Космический корабль Starship может вывести до 200 тонн полезного груза на околоземную орбиту и далее (после орбитальной дозаправки топливом). В планах SpaceX расширить количество годовых запусков Starship Superheavy до 44 в год (речь идет только о запусках с площадки LC-39A). Впрочем, найдется ли в ближайшей перспективе настолько много заказчиков на доставку почти 8,8 млн тонн полезного груза в космос?
Неважно, сумеет ли компания Маска достичь этой отметки, уже очевидно, что приоритеты SpaceX больше тяготеют к земной орбите и укреплению собственной телекоммуникационной спутниковой группировки, нежели к будущим лунным путешествиям в рамках программы Artemis. Так или иначе, Луна становится все более важной площадкой для демонстрации новых типов ракетных технологий — особенно работающих на смесях жидкого кислорода (LOX) и сжиженного природного газа (LNG). Отдельную отработку проходят и технологии доставки грузов на поверхность спутника, которые в будущем можно использовать для строительства баз на различных небесных телах Солнечной системы.
Введение в эксплуатацию новой генерации ракет-носителей и всплеск заинтересованности в доставке грузов на Луну со стороны крупных частных игроков являются дополнительным аргументом в подтверждение этого тезиса.
