11 августа с космодрома «Восточный» запустят первую в истории современной России автоматическую лунную станцию – «Луна-25». Аппарат должен приземлиться в районе Южного полюса нашего спутника. Ключевые задачи миссии – поиск водяного льда в грунте, изучение экзосферы и отработка технологии мягкой посадки.
Подробнее об особенностях предстоящей экспедиции порталу наука.рф рассказал научный руководитель Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) и проекта «Луна-25», академик РАН Лев Зеленый.
Через тернии к спутнику
«В тот период задачи были связаны с измерением нейтронного потока нашим прибором, размещенным на борту американской орбитальной станции Lunar Reconnaissance Orbiter. Благодаря устройству, мы получили свидетельства о наличии серьезных запасов водяного льда на Северном и Южном полюсах. Хотя указания на это были и раньше, но данные исследования подтвердили предположения. Стало ясно, что полярная Луна может представлять особый интерес», – рассказывает академик.
Изначально программа шла в сотрудничестве с Индией. Станцию планировали запустить вместе с лунным аппаратом Chandrayaan 2 на индийской ракете-носителе. Однако сотрудничество не сложилось.
«Хотя мы продолжаем иногда совещаться с индийскими коллегами, но по «железу» каждый занят уже своей миссией», – отмечает собеседник.
В ходе работы над программой сроки неоднократно переносились, в том числе из-за эпидемии ковида. Были сложности и с отработкой новых систем. Во-первых, потому что это первая экспедиция за последние почти полвека (предыдущая, «Луна-24», состоялась в 1976 году, закрыв «лунную гонку» перед долгим перерывом в исследованиях спутника). Во-вторых, полет на полярную Луну баллистически гораздо сложнее. Ранее такие путешествия осуществлялись на средних широтах, аппараты размещали недалеко от экватора Земли.
В поисках лунного льда
Научное оборудование станции представляет собой целый комплекс приборов, работающих на разных физических принципах. Но его основная цель – изучение лунного грунта и поиска летучих соединений, прежде всего, воды. Исследователям предстоит выявить следы гидратации – влияния воды на свойства лунных минералов.
В целом о лунном грунте – реголите – сегодня известно довольно много. Он представляет собой мелкодисперсную среду, обработанную метеоритами. Образцы материала неоднократно доставляли на Землю. При этом в полярных областях реголит рыхлый и даже немного вязкий. Проблем в его добыче нет, однако трудности могут возникнуть как раз из-за искомого льда.
«Если на этой глубине есть включения частиц льда, грунт может оказаться достаточно твердым. Но на 40 сантиметрах мы этого не ожидаем – здесь слой еще прогревается в периоды лунаций, когда эти районы освещены солнцем. Думаем, водяной лед начинается глубже. Сейчас же мы сможем увидеть его следы. Надеемся, что лед не сделает грунт сложным для обработки манипулятором», – делится ученый.
Проникнуть глубже «под землю» в этих районах в будущем планируют с помощью буровой установки, но уже во время следующей экспедиции.
Загадки солнечного ветра
Другая серия экспериментов будет связана с взаимодействием нашего спутника с солнечным ветром. Дело в том, что от Солнца идет постоянный поток плазмы. Долетая до Земли, он сталкивается с магнитным полем. Хотя эти частицы почти не достигают земной поверхности напрямую, мы их можем наблюдать в виде полярного сияния в атмосфере. На Луне ситуация обстоит иначе.
«Эти частицы просто бомбардируют поверхность. Причем одна часть поглощается в грунте, другая отражается. И в пространстве над Луной из-за взаимодействия плазмы с поверхностью происходит ряд интересных эффектов. С помощью специальных приборов мы сможем все это исследовать», – объясняет научный руководитель проекта.
Но особое внимание в этих исследованиях, по его словам, привлекают явления, которые до сих пор не получили полного научного объяснения.
Полная техническая готовность
А вот в поиске воды помогут сразу три прибора. Один из них, АДРОН-ЛР, оснащен генератором нейтронов, попадающих на поверхность Луны. По тому, насколько сильно они отражаются, сколько из них рассеиваются и возвращаются, можно судить о наличии воды, точнее – водорода, входящего в ее состав.
«Этот же принцип ранее использовался для исследования водяного льда с орбиты, а теперь будет давать более локальную, подробную информацию на поверхности. Проблема в том, что с орбиты мы могли получить лишь пиксель, равный десяткам километров. А как все устроено внутри, насколько неоднородно это пятно, не видим. Теперь будем проводить точечные измерения», – подчеркнул собеседник.
В свою очередь, инфракрасный спектрометр ЛИС-ТВ-РПМ позволит изучить минералогический состав реголита по инфракрасному спектру отраженного от него солнечного света.
Самый сложный из всех приборов, по мнению научного руководителя проекта, – лазерный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР. Это уникальное устройство будет применено впервые и позволит осуществить новый тип исследований.
Работает прибор следующим образом: с помощью лазерного импульса он нагревает образцы грунта, поднятые с глубины манипулятором. Вещество испаряется и ионизируется. Далее эти ионы изучают, в частности, то, как на них влияет электрическое и магнитное поля. Разработал ЛАЗМА-ЛР заведующий лабораторией активной диагностики Института космических исследований Георгий Манагадзе. К сожалению, он не дожил до сегодняшнего дня, но его ученики довели дело до конца, в частности, идею реализовал научный сотрудник отдела физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ РАН Александр Чумиков.
Когда ждать первых результатов?
Как пояснил академик, благодаря современным информационным системам передача данных происходит достаточно быстро. Однако основной объем информации займут вовсе не вышеперечисленные приборы, а видеосистема. Аппарат оснащен высококачественным видеокомплексом, включая панорамные камеры. Чтобы при передаче таких файлов не возникло сложностей, обрабатывать и пересылать их будут постепенно. Ученый добавил, что первые результаты наблюдений можно ожидать уже осенью этого года.
«Первая лунация, а лунный месяц длится 28 дней, конечно, мало что даст. Поэтому предварительные результаты мы надеемся получить в октябре-ноябре. Они, скорее всего, будут не для публикации в журнале, но для докладов и сообщений подойдут. Возможно, у нас пройдет конференция в начале октября. Если все окажется хорошо, самые первые, предварительные результаты тогда же и представим», – резюмировал академик.
Анна Шиховец
