С точки зрения демонстрации превосходства США требуется новая, более серьезная программа за пределами околоземной орбиты. Поэтому Америке и нужна окололунная станция Deep Space Gateway, которая без посадки на Луну выглядит неполноценно. Позже Дональд Трамп объявил еще более амбициозный проект – посадку двух астронавтов на Луну до конца 2024 года. Эта цель также носит ярко выраженный политический характер, только связана уже с внутренними делами. Конец 2024 года – это конец второго гипотетического президентского срока Трампа, если он будет переизбран. То есть перед нами обыкновенная предвыборная кампания американского президента.
У Китая точно так же есть стимул добраться до Луны в пилотируемом режиме. Осуществив задуманное, он сможет преодолеть стереотип догоняющего и подтвердить свое космическое лидерство. Космонавтика Китая официально пока не замахивается на пилотируемый полет к Луне в ближайшие годы, хотя видно, что техническая отработка этапов полета уже ведется: разрабатывается сверхтяжелая ракета и новый пилотируемый корабль, испытываются технологии достижения Луны, посадки на нее и возвращения на Землю.
Кто бы ни добрался первым до Луны в XXI веке, у нас есть шанс стать свидетелями или участниками новой межпланетной пилотируемой космонавтики. Остается только надеяться, что, кроме достижения чувства морального превосходства одних землян над другими, мы найдем новые смыслы таких полетов.
Луна после Apollo: Кто летает и как изучает?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Исследования Луны продолжаются сегодня усилиями разных стран, но пока только беспилотными средствами: орбитальными космическими аппаратами, спускаемыми аппаратами и луноходами.
Ранее глава вошла в кн.: Егоров В. Делай космос! – М.: АСТ, 2018. Публикуется в дополненном и переработанном виде
У Земли и Луны весьма непростые взаимоотношения. После активного и тесного общения в 60-е и 70-е, после высадок астронавтов и поездок луноходов, после доставки и изучения грунта мировая космонавтика практически забыла о спутнике Земли, сконцентрировав деятельность на других направлениях. Это даже стало причиной появления мифа, повествующего о запрете изучения Луны кем-то или чем-то. Однако исследования продолжаются, причем довольно активные, только этим занимаются роботы: спутники, спускаемые аппараты и луноходы.
После вакуума 1980-х космонавтика стала возвращаться к Луне. Первыми это сделали японцы, снарядившие станцию Hiten («Хитэн») в 1991 году. Аппарат предназначался только для освоения технологии перелетов, гравитационных маневров, аэродинамического торможения в атмосфере Земли, т. е. японские инженеры учились летать между Землей и Луной.
В 1994 году к Луне отправился американский исследовательский аппарат Clementine. Его тоже использовали для испытания техники и изучения влияния дальнего космоса на электронику, но к этому добавили еще и несколько приборов: ультрафиолетовый и инфракрасный спектрометры, камеру высокого разрешения с шестью цветными фильтрами и лазерный высотомер для создания трехмерной карты лунной местности. Благодаря Clementine удалось создать приложение Google Moon, которое потом дополнили снимками с пилотируемых Apollo и японской автоматической станции Kaguya.
Снимки камеры высокого разрешения Clementine получились с не особо высоким разрешением – до 20 м. Зонд летал на высоте около 400 км – с такого расстояния много не рассмотришь. Зато благодаря Clementine ученые получили первые косвенные данные о наличии на полюсах Луны воды.
Следом, в 1998 году, полетел американский аппарат Lunar Prospector («Лунный геолог»). Он был довольно прост и вообще без фотокамер, но смог провести первое геологическое картографирование Луны. При помощи нейтронного датчика удалось определить, что на полюсах Луны содержание воды в грунте может достигать 10 %. Применение гамма-спектрометра на Lunar Prospector позволило определить распределение по поверхности кремния, железа, титана, алюминия, фосфора и калия. Проведены более точные измерения гравитационного поля, выявлены новые неоднородности плотности коры Луны с более высокой силой притяжения – масконы.
В 2000-е годы к «лунному клубу» стали присоединяться новые участники. В 2003 году Европейское космическое агентство запустило экспериментальный аппарат SMART-1. Задачи полета тоже были по большей части технологические: Европа училась использовать плазменный двигатель для перелетов в дальнем космосе. Кроме этого, были задействованы бортовые камеры для съемки в видимом и инфракрасном диапазонах. А также SMART-1 опробовал лазерную связь с Землей, еще когда летел к Луне. Правда, передавать данные по лучу тогда не предполагали, только попытались пострелять в однометровый телескоп обсерватории на острове Тенерифе. Цель состояла в изучении влияния земной атмосферы на лазерный луч. Попытка оказалась удачной: в телескоп попали; но развивать технологию оптической связи не стали – радио оказалось надежнее.
В 2007 году к Луне отправилась японская Kaguya. Научившись летать к естественному спутнику Земли, японцы решили усердно заняться его изучением. Масса аппарата достигала почти 3 т – проект назвали самой масштабной лунной программой после Apollo. На борту были установлены два инфракрасных, рентгеновский и гамма-спектрометры для геологических исследований. Заглянуть глубже в недра должен был прибор Lunar Radar Sounder.
Kaguya сопровождалась двумя малыми спутниками-ретрансляторами Okina и Ouna, каждый массой по 53 кг. С их помощью удалось исследовать неоднородности гравитационного поля на обратной стороне и составить более подробную карту масконов. Kaguya сначала летала на высоте 100 км, потом снизилась до 50 км, наснимала шикарные кадры лунных пейзажей и запечатлела прекрасный восход Земли.
За два года работы Kaguya получила богатый набор данных со своих приборов, желающие могут посмотреть видео с лунной орбиты. Открыт для всех и архив научной информации, в том числе с фотоснимками высокого разрешения.
Вслед за Kaguya к Луне отправились новички: индийцы и китайцы. Между ними сейчас разворачивается целая «лунная гонка» в беспилотном режиме.
В 2008 году к Луне стартовала первая в дальнем космосе автоматическая межпланетная станция Индии – Chandrayaan-1. Аппарат нес несколько индийских и несколько иностранных приборов, среди которых были инфракрасные и рентгеновские спектрометры.
Интересное исследование удалось провести на борту Chandrayaan-1 американским прибором – небольшим радаром с синтезированной апертурной решеткой, Mini-RF. Ученые захотели выяснить запасы льда на лунных полюсах. После нескольких месяцев работы полюса были как следует осмотрены, и первые отчеты получились весьма оптимистичными: на дне некоторых приполярных кратеров нашлись признаки богатых залежей водяного льда. Радар Mini-RF определял рассеяние радиоволн на различных элементах рельефа. Повышенный коэффициент рассеяния мог возникать на раздробленных элементах породы, или, как писалось в отчетах, шероховатостях («roughness»). Похожий эффект могли вызывать и залежи льда.
Анализ приполярных областей показал два типа кратеров, которые демонстрировали высокую степень рассеяния. Первый тип – молодые кратеры, они рассеивали радиолуч не только на дне, но и вокруг себя, т. е. на породе, которая была выброшена при падении астероида. Другой тип кратера – «аномальный», где сигналы рассеивались только на дне. Причем отмечалось, что большинство таких «аномальных кратеров» находится в глубокой тени, куда никогда не попадают лучи Солнца. На дне одного из таких кратеров зарегистрировали температуру, вероятно самую низкую на Луне, 25 кельвинов. Ученые NASA пришли к выводу, что радар видит на склонах «аномальных кратеров» отложения льда.
Оценки ледяных залежей, по данным радара Chandrayaan-1, примерно подтвердили оценки нейтронного детектора Lunar Prospector – 600 млн т воды.
Правда, позже китайские ученые провели свое независимое исследование на основе данных Chandrayaan-1 и LRO и пришли к выводу, что «нормальные» и «аномальные» кратеры на Луне ничем не различаются по коэффициенту рассеяния ни у полюсов, ни у экватора, где льда не ожидается. Они же напомнили, что исследование Луны с Земли при помощи радиотелескопа Аресибо не обнаружило никаких залежей льда. Так что лунные запасы воды по-прежнему хранят тайну и еще ждут своего первооткрывателя.
Chandrayaan-1 нес еще один интересный прибор – Moon Mineralogy Mapper – инфракрасный гиперспектрометр для геологического картографирования Луны с высоким разрешением. Он тоже дал противоречивые результаты. Во-первых, в очередной раз подтвердил повышенное содержание воды или водородсодержащих минералов в приполярных регионах. Во-вторых, нашел признаки водорода в тех местах, где Lunar Prospector не показывал никаких признаков повышенного содержания водорода. Проблема с Moon Mineralogy Mapper в том, что он анализировал буквально верхние миллиметры грунта, и тот водород, который он нашел, может быть результатом воздействия солнечного ветра на лунный реголит, а не показателем богатых залежей льда в недрах Луны.
К сожалению, работа Chandrayaan-1 прервалась раньше запланированного из-за технической неисправности на аппарате – он не проработал и года. Сейчас Индия запустила Chandrayaan-2 – новый космический аппарат с радаром, инфракрасным спектрометром и самым большим телескопом на окололунной орбите. Его диаметр 30 см, что в полтора раза превосходит камеру американского LRO, а качество съемки с высоты 100 км сравнимо с теми кадрами, что LRO снимал с высоты 25 км.
Дальше всех из «новичков» в изучении Луны продвинулся Китай. На его счету два окололунных аппарата, два спускаемых аппарата, два лунохода и один технологический облет Луны с возвращением капсулы. Теперь китайцы готовятся к доставке лунного грунта, а в перспективе и к пилотируемому полету.
Как Китай изучает Луну?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Китайская космонавтика опирается на знания о Луне, полученные в ходе программы Apollo и советской лунной программы, успешно исследует Луну беспилотными средствами, накапливая опыт для будущего пилотируемого полета, и активно делится достигнутыми научными результатами.