18 апреля, 2024

Луна: опять двадцать пять?

Россия запускает спускаемые аппараты в первую очередь для того, чтобы научиться высаживаться на Луну. Хотя «Луна-25» имеет научную нагрузку, она скромна по сравнению с «Луной-24», последней советской миссией 1970-х годов. Из этого многие сделали вывод, что «Россия выпала из первой ступени космической мощи», по сути, мы просто копируем индийскую миссию «Чандраян-3», приземляясь примерно на той же лунной широте, а иногда даже. Реконструкция советской миссии 1970-х годов — так многие оценивают событие. Но это не более верно, чем называть многоразовую ракету-носитель SpaceX воссозданием Шаттла. Содержание новых миссий совершенно иное, чем раньше. Если быть точным?

Мун: Опять 25 лет?

Историю первой волны освоения Луны Землей очень часто изображают как непрерывную череду побед и достижений. В результате мало кто знает, что если бы американские астронавты в критический момент не заменили систему автоматической посадки, первая высадка на Луну обернулась бы катастрофой. А может быть, несмотря на огромный технический успех, первая попытка изучить Серену in situ, по сути, оказалась научной неудачей.

Почему к спутнику Земли выстроилась очередь?

Да, это не преувеличение. Большой успех космического полета также оказался провалом. Посадка вблизи экваториальной широты Луны привела учёных к ошибочному выводу, что Луна — сухое, безводное небесное тело, содержащее мало лёгких элементов. На основе данных, полученных «Аполлоном» (а советские приборы серии «Луна» мало что добавили), была разработана гипотеза. Идея состоит в том, что луна Земли возникла, когда другая планета, Тейя, столкнулась с Землей. Этот удар нагрел материал, выброшенный в космос, в результате чего легкие элементы испарились.

Что-то подобное очень сложно освоить с базовой точки зрения. Чтобы посадить на «Серену» большое количество груза, с Земли пришлось бы запустить что-то с массой топлива в четверть тонны. Это означает, что воздух, воду и все остальное придется затащить в безводную скалу космоса, что потребует огромных усилий для создания и поддержания там базы. А без базы мы не можем качественно изучать другие небесные тела.

Сегодня мы знаем, что выводы науки того времени, основанные на ограниченном опыте высадки на Луну, были совершенно неверными. На фактической поверхности Луны содержится не менее 100 миллиардов тонн водяного льда, но это очень консервативная оценка. Есть также свидетельства того, что есть участки, где прилип сухой лед (CO2). Более того, ударный зонд LCROSS даже подтвердил, что он там действительно присутствует (а также аммиак, этилен и даже метан). Углекислый газ также очень важен для потенциальных баз и разработок. Учитывая углекислый газ и воду, процесс Сабатье в Селене может производить метан, ракетное топливо, имеющее огромное преимущество в космосе перед кислородом и водородом (последний очень легко испаряется).Нужно построить большую карьеру).

Однако наши знания, мягко говоря, поверхностны. Эти данные были получены с космических зондов (в основном индийских), которые использовали радар для исследования поверхности Луны и обнаружили сигнал, отраженный в водяном льду. Радар не может проникнуть в лунную пыль размером менее нескольких сантиметров. Таким образом, наши спутники на самом деле могут быть богаче элементами, которые намного легче, чем мы думаем.

Более того, учитывая некоторые научные открытия XXI века, трудно исключить даже возможность того, что условия для возникновения жизни (или, как мы увидим ниже, поддержания жизни) существуют глубоко внутри Луны жизнь, принесенная с Земли). Удалить все это с поверхности невозможно. Требуется посадка.

Кроме того, важно понимать. Космическая программа, которая просто пытается воссоздать посадки 1960-х и 1970-х годов, никогда серьезно ничему не научится. Именно это произошло с лунной программой Китая. Да, Китай высадил там два лунохода, как и Советский Союз. Однако уровень производительности немного другой, и в отличие от советского полувековой давности, два лунных зонда XXI века имеют расстояние 1,1 км, что примерно в 1/50 меньше, чем у Лунохода-1 и Лунохода-2».

Мун: Опять 25 лет?

Но дело не в этом. Оба китайских лунных зонда, как и их советские предшественники, приземлились далеко от полярных регионов. Они просто не предназначены для приполярных условий, требуя, например, размещения солнечных батарей совершенно в другом положении (сбоку устройства, а не сверху), что затрудняет быстрое перенаправление их в более перспективные районы для исследования. Я не мог этого сделать. Поэтому из-за задержек с научным анализом довольно дорогая миссия дала некоторый эффект. Поэтому к нашим знаниям о том, как Селена перерабатывает воду, CO2 и метан, ничего не прибавилось. Ни одна из двух посадок не привела к концептуальным изменениям.

Нам нужна принципиально другая миссия. Это похоже на Луну-25 и высадку людей этого десятилетия, запланированную НАСА и, что более важно, SpaceX.

«Луна-25»: упрощенная советская миссия полувековой давности?

На первый взгляд, первая лунная миссия России за более чем 40 лет кажется очень скромной. Примечание: это не первая миссия с таким названием. «Луна-25» планировалась еще в 1970-х годах, но только тогда планировалось доставить на «Серену» «Луноход-3», который мог бы плавать на десятки километров. Что теперь?

Мун: Опять 25 лет?

А теперь «Луну-25» во избежание путаницы переименовали в «Луну-25А», да и нагрузка у новой явно скромнее. Здесь имеется всего 12 научных приборов общим весом 31 килограмм и стационарная посадочная платформа для них. Устройство может проверять только то, что находится непосредственно под платформой или рядом с ней.

Место посадки также выглядит очень скромным: 69,5450 градусов южной широты и 43,5440 градусов восточной долготы. Для сравнения, в земном полушарии Мурманск расположен под углом 68 градусов. Что нам следует делать с обширным заявлением российских СМИ о том, что «это будет первый случай в истории, когда станция приземлится на Южном полюсе спутника»? Ни в коем случае, это просто ошибка.

Мун: Опять 25 лет?

прямая миссия в Антарктиду — сложная задача. И не только по чисто баллистическим причинам, но и потому, что прямая радиосвязь оттуда с Землей затруднена, а продолжительность непрерывного освещения зачастую значительно короче. Дело в том, что точность приземления на новые небесные тела зачастую несовершенна и могут возникать существенные ошибки; размер посадочной площадки составляет 30 х 15 километров.

А топография фактического южного полюса Луны, региона на 90 градусах южной широты, мягко говоря, неровная. Вы можете сидеть на краю кратера или внутри самого кратера. Если вы приземлитесь в самой глубокой его части, вы рискуете полностью подвергнуться воздействию солнечного света (постоянно затененная зона). Давайте посмотрим на энергетическую часть Луны-25. Энергопотребление 100 Вт обеспечивается солнечными панелями сбоку. Я разместил свое устройство в неправильном месте. Это просто больше не работает.

Мун: Опять 25 лет?

Лунная программа России планирует постепенно (и чрезмерно) «повышать ставку» и приближаться все ближе и ближе к Южному полюсу. Например, «Луна-27» приземлится где-то на 80 градусе южной широты, но только в 2028 году.

Вода в неподходящем месте

Тем не менее, приземлиться на 69 градусах возле кратера Богуславского на самом деле так же интересно, как и приземлиться на более высоких широтах. Дело в том, что изначально считалось, что вода существует только в постоянно затененных областях Луны, то есть возле стенок кратеров в высоких широтах. Но российский прибор ЛЕНД на борту космического корабля НАСА на самом деле показывает, что неэкранированные области высоких широт Луны также содержат воду, как и вечная мерзлота в земном грунте на тех же широтах.Я обнаружил это неожиданно.

Мун: Опять 25 лет?

С научной точки зрения для многих это был очень странный вывод. Я могу объяснить, что делает вода в царстве вечной тени. Попав туда кометой, вода остаётся там почти навсегда в виде льда. Но это не работает за пределами теневой зоны. Даже если комета принесла туда лед, он должен очень быстро испариться. Дрейф ледяных астероидов тоже выглядит невероятно. Удары таких небесных тел оставляют после себя кратеры, которые практически навсегда остаются в лунных условиях. Причем, по данным ЛЕНД, вода наблюдалась даже там, где нет кратеров.

Читатели Naked Science уже несколько лет знают ответ на эту загадку. Просто вода на Луне поступает не от комет (на самом деле она поступает с Земли). Таким образом, хотя первоначально он был распределен относительно равномерно, он просто испарился из поверхностного слоя в более низких широтах в течение миллионов или миллиардов лет.

Но что интересно, многие учёные продолжают верить, что вода на Луне пришла от комет. Поэтому разгадка тайны лунной воды в «неподходящем месте» имеет большое значение для российской и мировой науки.

Мун: Опять 25 лет?

Согласно данным LEND, полученным с лунной орбиты, в зоне приземления Луны-25 должно быть не менее 0,1 процента воды в верхних метрах реголита (ADRON-LR не достигнет этой глубины)). Однако это всего лишь теория, в действительности водяной лед под поверхностью Земли может располагаться «пятнами». С орбиты неясно, является ли «вечная мерзлота» Луны сплошным горным массивом, как во многих районах Земли, или островом.

«Особое значение имеет то, что на станции имеется манипулятор ЛМК (Лунный Манипуляторный Комплекс), который может производить раскопки реголита и брать пробы. Кроме того, манипулятор оснащен инфракрасным спектрометром ЛИС-ТВ-РПМ, с помощью которого можно «посмотреть» «на раскопки и свалки в поисках водяного льда тоже можно сделать. Мы планируем, что исследование «Луны-25» продлится не менее одного земного года, за это время мы тщательно изучим небольшие участки лунной поверхности вблизи космического корабля и реголита на первых десятках сантиметров глубины. Это график»

Максим Литвак, заведующий лабораторией нейтронной и гамма-спектроскопии Отделения ядерных и планетных наук ИКИ РАН

По данным LEND, верхний метр лунного реголита в высоких широтах содержит в среднем до 0,5 процента воды. Однако данные нейтронного спектрометра охватывают только верхний счетчик, который наиболее подвержен потере воды в самые жаркие дни месяца. Более высокая концентрация воды под верхним счетчиком обещает значительно облегчить присутствие будущей лунной базы.

Мун: Опять 25 лет?

еще одним важным аспектом является то, что «Луна-25» приземлится недалеко от северной границы бассейна Эйткен на южном полюсе Луны. Это самый большой и самый старый известный кратер Солнечной системы размером 2400 х 2050 километров. Когда Луна сформировалась 4 миллиарда лет назад, мощный удар большого астероида должен был выбросить большое количество древнего «грубого камня» из глубины Луны. По идее, на поверхности их еще должно быть немало, и их изучение означает серьезно приблизиться к пониманию истории формирования Луны.

Тренировка на тиграх

Это важно понять. Высадиться на Луну чрезвычайно сложно. Индийцы, израильтяне и японцы уже пытались это сделать в этом столетии, и все их посадочные аппараты разбились на поверхность. Более того, «повторить советскую миссию» невозможно. Они использовали разное оборудование, разработанное совершенно разными инженерами. Как известно из истории техники, невозможно взять чертеж сложного изделия полувековой давности и сделать все исходя из него. Даже на реальных производственных чертежах это невозможно. Всегда есть множество нюансов, которые не отражены должным образом в чертежах, и отклонения от них приведут к срыву задачи «на месте». В Роскосмосе откровенно говорят: «За это время сменилось несколько поколений инженеров. Поэтому теряется подлинный опыт, и не только у нас».

Мун: Опять 25 лет?

Поэтому конструкция «Луны-25» — это по сути «чистый лист» с высокой вероятностью ошибки. Это не просто проблема с посадкой, система, скорее всего, позаботится об этом. Наземные испытания с использованием симулятора лунного грунта показали, что грунт может быть таким же прочным, как бетон, даже при 1-процентной концентрации влаги и лунных температурах. Это очень сложно выкопать, и это может привести к неисправности роботов-манипуляторов.

Другие аспекты работы будут очень трудными. Напомним, китайский луноход получил серьезные повреждения ночью, когда температура была ниже -170 градусов. Инженеры рассчитали нагрев от радиоизотопных источников энергии несколько иначе. Вот и все. Аккумулятор переохладится, и ваше устройство не проснется утром.

Работать по дням месяца тоже непросто. Российское устройство не работает в полдень, поскольку движущиеся части могут перегреться и выйти из строя при +130 градусах Цельсия. Ему остаются только утро и вечер четырех лунных дней. И даже в этот период завершить лунный год без каких-либо срывов можно только в том случае, если все очень хорошо рассчитать.

Все это означает, что у Луны-25 есть проблемы как с технической, так и с научной стороны.

А что так скромно?

Наши постоянные читатели имеют право спросить: Да, высадиться на Луну сложно. Да, многие развитые страны этого не освоили. Но если Маск выживет, совершенно очевидно, что Соединенные Штаты высадятся на Луне в 2020-х годах. И у них не скромное шасси с 30 килограммами оборудования, а огромный «звездолет», несущий несколько тонн оборудования. Он планирует привлечь астронавтов, оборудование, которое сможет путешествовать вокруг Луны на высоких скоростях, и буровые установки, способные достигать больших глубин.

И в настоящее время планируется перейти от «Луны-25», глубина бурения которой составляет несколько десятков сантиметров, к «Луне-27», которая будет бурить на максимальной глубине один метр, где-то в 2028 году. Ее действия, происходящие на фоне людей в американских скафандрах и едущих на лунных кораблях, явно не произведут неизгладимого впечатления. И, что более важно, от этого будет меньше научной пользы. Огромная грузоподъемность Starship означает, что астронавты смогут добраться до нижних слоев Луны и доставить оттуда почву и водяной лед для анализа на Землю. И в лаборатории тонны оборудования, а не 30 килограммов оборудования, как у нас. Поэтому результаты испытаний будут совершенно разными.

Мун: Опять 25 лет?

Что ж, во всем этом есть доля правды. Более того, трудно исключить и более агрессивные варианты. Когда в образцах, взятых с Луны, были обнаружены следы древней (и если только древней) жизни.

Это может показаться абсурдным, поскольку Луна традиционно кажется нам безжизненной. Но на самом деле абсурда здесь не так уж и много. Имейте в виду, что высокоширотные серены состоят из богатого льдом материала. Известно, что на глубине нескольких сотен метров начинается зона стабильной температуры. Также в некоторых случаях зона плюсовой температуры может находиться очень близко к земной поверхности. Например, орбита Луны показала, что температура поверхности на дне большой лунной пещеры стабильно держится на уровне +17 градусов по Цельсию. Глубина части пещеры, видимой с орбиты, составляет 34 метра. Сочетание постоянно высоких температур и воды — это условия, в которых процветают многие микроорганизмы.

Помните: Луна сформирована в основном из земного материала. С другой стороны, не только бактерии, но и многоклеточные организмы могут возродиться и начать размножаться, проведя десятки тысяч лет в состоянии анабиоза. Внутри обломков, выброшенных астероидом с Земли, температура (и космическое излучение) никогда не была слишком высокой. Там существа Земли смогли выжить и достичь Селены, прежде чем потеряли способность к выживанию.

Мун: Опять 25 лет?

Имеет ли значение для жизни температура Луны и наличие воды? Все-таки атмосферы там нет, нет, поэтому жидкая вода быстро закипает, а космическая радиация расщепляет органические остатки микроорганизмов. Поэтому никаких следов жизни в лунных условиях обнаружить невозможно.

Однако не все так просто. Фактически, теплая почва рядом с водой или сухим льдом может продолжать получать постоянный приток жидкой воды в течение очень долгого времени за счет постоянного таяния близлежащей замерзшей породы. Особой точки кипения нет. Сухая почвенная «шапочка» сверху доставляет неприятности.

Все это означает, что человек-космонавт, прилетевший на Луну на звездолете и спустившийся на тросе на 34 метра в местную пещеру, имеет ненулевой шанс найти образец, содержащий «свежие» микроорганизмы. Конечно, это всего лишь предположения, но десять лет назад прибытие жизнеспособных бактериальных спор с Мадагаскара на поверхность МКС, возможно, тоже было всего лишь предположением, но теперь оно научно подтверждено — это факт.

В этом смысле усилия Роскосмоса по изучению Луны могут показаться весьма скромными. Что-то вроде того. И в то же время это гораздо лучше, чем ничего не делать. Так что мы не можем не радоваться сегодняшнему запуску Луны-25. Не стесняйтесь.

Read Previous

«Скоростная железка» для России: почему это колесо доедет до Петербурга, но не до Сочи?

Read Next

Американские отставники под присягой рассказывают об инопланетянах. Все это правда?

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *