Несмотря на большие затраты и высокий риск неудач, страны продолжают планировать и осуществлять лунные миссии. После прошлогодней серии стартов, в числе которых был запуск российской межпланетной автоматической станции «Луна-25», завершившийся крушением, к спутнику направляется китайский зонд «Чанъэ-6». Он должен совершить посадку на обратной стороне Луны и впервые в истории привезти оттуда образцы грунта. Аппарат, запущенный 3 мая с космодрома Вэньчан при помощи ракеты-носителя тяжелого класса «Чанчжэн-5», уже вышел на окололунную орбиту. Его посадка запланирована на 1 июня. Это будет невероятно сложный в техническом исполнении маневр, на который сегодня способны только китайцы (вспомним, что в 2019 году на обратной стороне спутника садилась китайская АМС «Чанъэ-4»).
«Дело в том, что космический аппарат, который спускается на поверхность, не будет виден с Земли и, соответственно, радиосвязь с ним прервется. Хотя абсолютно все зонды садятся автоматически, всегда хочется видеть, что с ними происходит, контролировать их местоположение перед подачей команды на спуск. Тогда в случае нештатных ситуаций можно достовернее определить причину ЧП, а при удачном прилунении — получить от аппарата информацию относительно простым способом, — поясняет специфику миссии директор Института космических исследований РАН Анатолий Петрукович. — Для посадки на обратную сторону Китай сначала запустил спутник-ретранслятор, который летает вокруг Луны на очень высокой орбите и видит одновременно и Землю, и зонд. Он транслирует командный сигнал с Земли на Луну и обратный сигнал с передачей данных. Именно поэтому посадка на невидимую сторону более затратна и технически сложна: надо выводить на орбиту несколько аппаратов и осуществлять управление в удаленном режиме, через промежуточное звено».
Сейчас у Китая есть уже два работающих спутника-ретранслятора на лунной орбите. Первый, «Цюэцяо», создавался для миссии «Чанъэ-4» и теоретически мог обслуживать и последующие старты, но его решили заменить более экономным и современным «Цюэцяо-2», который не расходует топливо и обеспечивает вдвое большую скорость передачи информации.
Сам «Чанъэ-6» состоит из четырех ступеней: оснащенного маршевым двигателем сервисного модуля, который должен доставить остальные модули к Луне и обратно; аппарата для посадки и сбора образцов грунта; взлетного модуля, который стартует с небесного тела с добытыми трофеями; и спускаемого аппарата, который привезет образцы на Землю.
Загадочная дихотомия
Этот полет — демонстрация потенциала КНР в науке и технологиях и мощная заявка на получение принципиально нового знания о Солнечной системе. Роботизированная рука посадочного модуля впервые соберет камни из крупнейшего и старейшего ударного кратера на поверхности Луны, бассейна Южный полюс — Эйткен, и доставит их на Землю. Предполагается, что с помощью анализа образцов ученым удастся установить возраст и геологический состав пород на обратной стороне спутника. Удивительно, но после 70 лет изучения этого небесного тела с помощью современных приборов мы почти ничего о нем не знаем.
Больше всего тайн скрывает обратная сторона, которую не видно с Земли. Первые ее снимки, сделанные еще в 1959 году советским зондом «Луна-3», поставили в тупик астрономов всего мира: на них реверс Луны выглядел совсем не так, как ее более изученная половина. Дальняя часть оказалась сильно изрезана ударными кратерами и почти полностью лишена темных пятен — так называемых морей, которые обильно присутствуют на видимой стороне. Загадка лунной дихотомии до сих пор не разгадана.
Кажущееся очевидным объяснение, что теневая часть нашей ближайшей космической соседки страдает от ударов комет и астероидов, тогда как обращенная к нам половина защищена Землей, несостоятельно. Если учесть, что расстояние между Землей и Луной примерно в 40 раз больше диаметра нашей планеты, то разница в количестве ударов на обеих сторонах спутника не должна превышать 1%. Однако кратеров на дальней половине больше примерно на 30%. Этот разрыв, как и различие в количестве и размерах морей, невозможно объяснить эффектом гравитационного отклонения.
Точно установить, как асимметрия Луны связана с планетарным влиянием Земли (а такая связь, конечно, есть), можно только с помощью анализа грунта. По расчетам теоретиков, район, на который нацелен китайский зонд, должен быть богат породами, которые образовались при падении астероидов еще на этапе зарождения Земли и Луны. Наиболее вероятной добычей является базальт — темная охлажденная лава. В земных лабораториях камни будут разбирать на химические элементы и радиоактивные изотопы.
«Это стандартная процедура анализа. В частности, она позволит установить соотношение нестабильных элементов с разным периодом полураспада и сделать вывод о возрасте пород. Такое исследование даст ключ к пониманию процесса формирования геологических слоев и представление о том, что происходило в Солнечной системе четыре с половиной миллиарда лет назад», — поясняет Анатолий Петрукович.
По словам планетолога из Университета Мюнстера (Германия) Каролин ван дер Богерт, возможность определить возраст бассейна Южный полюс — Эйткен позволит разрешить давние споры о том, пострадала ли Луна и внутренняя часть Солнечной системы от столкновения с массивным скоплением астероидов между 4 млрд и 3,8 млрд лет назад. Если бассейн окажется старше, это поставит под сомнение теории «тяжелой бомбардировки».
Ученые также надеются, что в дополнение к базальту «Чанъэ-6» сможет собрать и фрагменты других пород из более глубоких слоев лунной коры или мантии, которые были выброшены во время столкновений. Исследование грунта такого типа стало бы настоящим прорывом в науке.
Махнулись реголитом
Зонд «Чанъэ-5» стал четвертым аппаратом, запущенным на Луну в 2024 году. Первым к спутнику в начале января отправился посадочный модуль Peregrine американской компании Astrobotic Technology, однако из-за неисправности он не смог достичь цели и сгорел в атмосфере. Зонд SLIM от японского космического агентства JAXA полетел вторым. Он прилунился с большим трудом, фактически вверх ногами, и некоторое время считался потерянным, но затем вышел на связь и до сих пор присылает на Землю научные данные. Дальше эстафету подхватила американская компания Intuitive Machines, чьей станции IM-1 «Одиссей» также удалось сесть на поверхность — правда, частично потеряв оборудование, сломав опору и завалившись на один бок. В конце года состоится очередной американский запуск: в район южного полюса видимой стороны для поиска водяного льда отправится луноход VIPER, разработанный Исследовательским центром Эймса по программе NASA.
Старт российской посадочной станции «Луна-27» предполагается не ранее 2025 года (в прессе руководители Роскосмоса говорили о возможном полете в 2025 году — по горячим следам неудавшейся миссии «Луна-25»), а орбитальной «Луна-26» — в 2027-м.
На 2025 год запланирован и пилотируемый полет американского корабля Orion с выходом на лунную орбиту, но, по последним данным, он может быть отложен на годы из-за выявленных дефектов в теплозащите корпуса и креплении деталей, угрожающих жизни астронавтов.
Каждый полет к спутнику, какая бы страна его ни осуществляла, представляет собой сложнейший научный и технологический эксперимент, в котором немалую роль играют не только точный расчет, но и везение. Пока везет только Китаю: до сих пор все его лунные миссии были успешными без оговорок, и сейчас КНР, пожалуй, можно назвать главным фаворитом второй большой лунной гонки.
Пока страны соперничают в точности посадки аппаратов в заданные районы — как правило, вблизи предполагаемых источников водяного льда — и получении образцов грунта с максимально доступной глубины. В следующем десятилетии планируется еще более увлекательное шоу: построение и заселение лунных баз, поиск и добыча первых полезных ископаемых за пределами Земли. Наша страна в этом проекте сотрудничает с Китаем: еще в 2022 году была утверждена программа строительства совместной лунной станции, компоненты для которой уже разрабатываются.
В апреле 2023 года Россия и КНР обменялись образцами лунного реголита. Китай получил 1,5 грамма грунта из проб, собранных советской миссией «Луна-16» в 1970 году в области Моря Изобилия; Россия — такое же количество образцов, привезенных миссией «Чанъэ-5» в 2020 году из района Моря Океан Бурь на видимой стороне Луны.
Привезенные капсулы были вскрыты в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН (Геохи) — они были заполнены разнозернистым темно-серым порошком, который легко формуется и слипается в отдельные рыхлые комки. Эта особенность существенно отличает лунный грунт от земной бесструктурной пыли, напоминая, скорее, влажный песок или комковатую структуру наших почв. Результаты анализа китайских образцов российские ученые обещают представить в 2024 году.
