В июне этого года на космодром Восточный отправят автоматическую межпланетную станцию «Луна-25». Ее старт на ракете-носителе «Союз-2» запланирован на 13-14 июля. Не секрет, что судьба этого проекта сложная: у него менялись имя и внешний облик, дата запуска и научная аппаратура. Сегодня «Луна-25» – это первая российская лунная миссия и первый проект новой отечественной лунной программы, конечная цель которой – освоение Луны человеком. То, о чем мечтали поколения конструкторов и исследователей, должно воплотиться в жизнь.

Лунная программа – одно из основных направлений Федеральной космической программы России. В ней предусмотрены и продолжение фундаментальных исследований Луны как небесного тела Солнечной системы и спутника Земли, и подготовка первого этапа освоения ее человеком.

Чем замечательна Луна (кроме того, что, по мнению Козьмы Пруткова, она весьма полезна человеку, поскольку светит ночью, а не днем, когда и так все видно)? Это самый большой относительно основной планеты спутник в Солнечной системе. Это стабилизатор вращения Земли, благодаря ей направление земной оси почти неподвижно в отличие, например, от Марса, где полюса периодически начинают «смотреть» на Солнце. Это, возможно, наш щит от комет, пролетающих рядом с Землей на протяжении всей истории нашей планеты. Это, вполне вероятно, один из генераторов жизни. Благодаря морским приливам и отливам, возникающим из-за гравитационного воздействия Луны (в прошлом оно было еще сильнее), развитие жизни на нашей планете могло пойти быстрее. Наконец, это самое близкое к Земле другое небесное тело.

Словом, обстоятельств достаточно, чтобы считать наш естественный спутник одним из самых любопытных объектов для изучения. Собственно, первые «подходы» к исследованию Луны непосредственно на ее поверхности были сделаны почти сразу после начала космической эры: аппарат «Луна-1» был запущен 2 января 1959-го, ровно через два года после полета первого спутника Земли. Первой же на поверхности Луны оказалась «Луна-2», стартовавшая 12 сентября 1959 года.

Темпы развития лунных исследований в 1950-1960-е годы потрясают. Между СССР и США развернулась настоящая лунная гонка. Благодаря ей всего за одно десятилетие был сделан фантастический рывок – человечество научилось проводить мягкие посадки автоматических станций (советские «Луны») и пилотируемых аппаратов («Аполлоны» США), на Землю были доставлены образцы лунного грунта, впервые по поверхности другого небесного тела поехали радиоуправляемые планетоходы. От первого человека в космосе до первого человека на Луне прошло всего восемь лет!

И, что особенно важно, лидеры двух противоборствующих государств Никита Сергеевич Хрущев и Джон Кеннеди не забывали об изучении Луны даже в годы очень острого политического противостояния, в разгар холодной войны. Более того, протоколы их переговоров в Вене перед Берлинским кризисом содержат упоминания об обсуждениях возможного сотрудничества в исследованиях Луны.

К сожалению, первый этап изучения Луны закончился вместе с окончанием лунной гонки. Первыми человека на поверхность Луны высадили США. СССР сконцентрировался на автоматических аппаратах, в частности, на Луне работали два лунохода, реализованы три возврата грунта. Но и номинальные победители утратили к Луне интерес – последний пилотируемый полет по программе «Аполлон» произошел в декабре 1972 года. А последний советский аппарат лунной программы «Луна-24» доставил образцы лунного грунта на Землю в августе 1976-го. Пилотируемые миссии на Луну опередили свое время – к освоению естественного спутника Земли человечество оказалось не готово.

Но познание природы – бесконечный процесс. Уже на рубеже XX и XXI веков Луна преподнесла сюрпризы. Как оказалось, условия в приполярных областях естественного спутника Земли существенно отличаются от условий в средних и низких широтах, куда садились «Луны» и «Аполлоны». Здесь были найдены признаки значительных подповерхностных запасов водяного льда и некоторых других летучих элементов. Происхождение «вечной лунной мерзлоты» в полярных и приполярных районах пока не ясно. Воду могли принести кометы, которые 4 миллиарда лет бомбардируют поверхность Луны. Если молекулы воды попадут в «холодную ловушку» (вечно затененную область полярного кратера), то они могут сохраняться в ней фактически вечно. Но есть и другое объяснение: молекулы воды могут возникать в приповерхностном слое благодаря взаимодействию протонов солнечного ветра с оксидами металлов, которые входят в состав лунного грунта. Третья гипотеза: некоторое количество воды могло сохраниться в недрах Луны с момента ее формирования и до сих пор постепенно просачивается на поверхность.

Наличие льда на Луне предполагалось еще в середине прошлого века, но убедительные данные были получены с помощью проектов NASA LRO и LCROSS в 2009 году в том числе и нашими соотечественниками. По данным российского нейтронного телескопа ЛЕНД, созданного в Институте космических исследований РАН, в окрестности Южного полюса Луны, на дне кратера Кабео, был обнаружен район с очень существенным содержанием воды в грунте – более 5 % по массе. Конечно, это высокий показатель для Луны – на Земле гораздо влажнее, даже в Сахаре можно наблюдать всего лишь в два раза меньшую концентрацию. А вот «лунное болото», по данным ЛЕНД, находится в кратере Шумейкер недалеко от Южного полюса Луны. Меньший процент влаги присутствует и вне кратеров, почти во всей приполярной зоне.

По этим данным, наиболее вероятной кажется гипотеза о «кометном» происхождении лунных льдов. Она привлекательна еще и тем, что кометы могут оказаться в Солнечной системе разносчиками «спор жизни» – сложных органических соединений. Доступ к «архиву» кометной органики, накопленному вместе с кометным льдом за миллиарды лет в лунном полярном «холодильнике», окажется невероятной исследовательской удачей.

Южные полярные области Луны – еще и очень удобный «полигон» отработки систем для будущего освоения космоса – развертывания обитаемой лунной базы. Кроме запасов льда в окрестностях Южного полюса есть области, где Солнце постоянно или почти постоянно находится над горизонтом, а значит, его можно использовать как источник энергии. Электролиз лунной воды позволит получать водород и кислород – высококачественную топливную пару для межпланетных миссий, которым будет гораздо легче стартовать с Луны, чем с Земли. Если фантазировать о более далеком будущем, то на Луне можно поискать и месторождения металлов, которые могли возникнуть в результате падения крупных железных метеоритов.

Современная российская лунная программа, в которой так или иначе учтены все эти соображения, была сформирована Советом РАН по космосу в начале 2010-х годов. Она во многом базировалась на проектах исследования Луны, которые к тому моменту прорабатывались в институтах Академии наук. Однако в новой формулировке большее внимание было уделено предстоящему освоению Луны с учетом новых данных.

Итак, первым проектом российской лунной программы станет космический посадочный аппарат «Луна-25». Название подчеркивает преемственность, связь с советской лунной программой. Основные цели миссии – отработка технологии мягкой посадки и изучение околополярной Луны.

«Луна-25» должна стартовать с космодрома Восточный. В космос и на траекторию перелета к Луне станцию выведет ракета-носитель «Союз-2» с разгонным блоком «Фрегат». В марте 2023 года была названа предполагаемая дата запуска – 13 июля того же года. Перелет к Луне займет 4,5–5,5 суток. Станция вначале выйдет на низкую полярную орбиту вокруг Луны, на которой пробудет от трех суток до недели, затем совершит торможение и вертикальный спуск.

Сейчас рассматриваются три места посадки. Основное – севернее кратера Богуславский; два резервных – северо-западнее кратера Манцини и южнее кратера Пентланд А. После посадки и проверки работоспособности систем начнется научная программа миссии. Как уже говорилось, основная цель «Луны-25» – технологическая, поэтому научных экспериментов запланировано не так много.

Всего в составе «Луны-25» восемь научных приборов. Один из основных – манипулятор ЛМК, который способен раскапывать поверхность Луны на глубину несколько сантиметров. Состав реголита будут изучать лазерный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР и инфракрасный спектрометр ЛИС-ТВ-РПМ, а также детектор нейтронов и гамма-лучей АДРОН-Р («родственник» уже упомянутого прибора ЛЕНД). Экзосферу Луны – очень-очень разреженную газово-пылевую «атмосферу» – будут исследовать детектор АРИЕС-Л (в части плазменного и нейтрального компонентов экзосферы) и прибор ПмЛ (в части лунной пыли). Лунная пыль, как показали полеты «Аполлонов», исключительно опасна для техники и особенно для людей, поэтому необходимо тщательно изучить ее, чтобы разработать методы защиты.

Также на борту «Луны-25» установлена телевизионная система, которая будет проводить съемку поверхности во время спуска и посадки, а потом делать панорамные снимки и снимки для контроля работы манипулятора.

Ожидается, что «Луна-25» проработает на поверхности Луны не менее года.

За ней последует орбитальный аппарат «Луна-26», чей запуск должен состояться в 2027 году. Основная цель – дистанционные исследования Луны с окололунной орбиты, в особенности получение детальной карты Луны в различных видах излучений.

Высота первой полярной орбиты, на которой будет работать «Луна-26», составит 50-80 км над поверхностью. Затем после года работы, как предполагается, аппарат перейдет на более высокую полярную орбиту с высотой около 150 км и здесь потрудится еще не меньше двух лет.

Научная аппаратура «Луны-26» включает 12 приборов и блок управления данными. Главный ожидаемый стратегический результат этой работы – топографическая карта Луны с разрешением 2-3 метра для планирования будущих миссий и выбора места высадки первых космонавтов. Этим займется прибор ЛСТК. А ЛУМИС снимет поверхность Луны в инфракрасном диапазоне спектра, ЛГНС – в гамма-излучении. Полученные данные помогут определить минеральный состав поверхности. Радиолокатор РЛК-Л будет исследовать структуру подповерхностных слоев, в том числе искать полости, в которых будущие лунные базы можно укрыть от космической радиации. Другие приборы нацелят на исследования пылевой и плазменной оболочек Луны, неоднородности гравитационного поля. Наконец, на «Луне-26» будет установлен и приемопередатчик УКВ-диапазона для связи и ретрансляции информации с посадочных аппаратов.

Следующий этап программы – посадочная станция «Луна-27», которая в отличие от «Луны-25» будет оснащена более серьезным набором инструментов. Ее изюминка – устройство для криогенного забора грунта с большей глубины, чем могла сделать «предшественница». Если говорить проще, необходимо взять образец так, чтобы он не нагрелся и сохранил летучие вещества.

Криогенное грунтозаборное устройство ранее разрабатывалось Европейским космическим агентством, но в 2022 году сотрудничество по лунной программе было остановлено. Однако проект «Луны-27» не пострадал – еще ранее было принято решение параллельно разрабатывать подобную отечественную систему. Решение оказалось провидческим.

Также в рамках этой миссии отработают средства и методики обеспечения высокоточной и безопасности посадки. Потом они будут применяться для перспективных лунных посадочных экспедиций.

Дальнейшие этапы лунной программы предусматривают криогенный возврат грунта из полярных областей Луны на Землю, в лабораториях которой можно будет провести всестороннее исследование образцов. Облик миссии «Луна-28» еще не определен, но, возможно, уже в нем решение научных задач будет совмещаться с первыми шагами по построению лунной базы.

В декабре 2022 года было подписано Межправительственное соглашение России и Китая по созданию научной лунной станции (МНЛС). Предполагается, что станция будет развернута уже в ближайшее десятилетие. Это, безусловно, станет важнейшим событием и началом нового этапа освоение Луны – этого седьмого земного континента.

Источник: научно-информационный портал «Поиск». 
Текст: Лев Зеленый, академик РАН, научный руководитель ИКИ РАН;
Анатолий Петрукович, член-корреспондент РАН, директор ИКИ РАН.