Америка снова на Луне со своей Nova-C. Особенности аппарата и судьба других участников лунной гонки

Как все начиналось

Производитель космической техники SpaceX доложил об успешном запуске на Луну роботизированного спускаемого аппарата Nova-C в минувший четверг 15 февраля. Посадочный модуль от компании Intuitive Machines, отправился покорять космос на ракете Falcon 9, стартовавшей с мыса Канаверал. Посадка спускаемого аппарата была запланирована на 22 февраля и должна произойти в трехстах километрах от южного полюса Луны. С самого начала были некоторые неурядицы. Изначально вывод на орбиту планировался в среду. Однако дата запуска была перенесена из-за опасений, связанных с температурой топлива.

Полет нормальный

Через некоторое время после старта, пресс-служба SpaceX сделала заявление о том, что первая ступень успешно отделилась от ракеты Falcon 9 и вернулась на мыс Канаверал. Кроме того, известно, что все бортовые системы корабля Nova-C исправны и поддерживают стабильную связь с космическим центром NASA. Nova-C чувствовал себя хорошо и даже отправлял создателям селфи на фоне Земли - одно из них вынесено в главную иллюстрацию этого материала. Компания Intuitive Machines имеет собственный центр управления полетами, расположенный в Хьюстоне. Контроль за работой Nova-C осуществляется через Лунную сеть по передаче данных, состоящую из нескольких мощных антенн на поверхности Земли Почему такое внимание, спросите вы. Дело в том, что в случае успешной посадки спускаемого аппарата (а она состоялась), созданного Intuitive Machines, Соединенные Штаты могут заявить о своем триумфальном «возвращении на Луну».

Кроме того, это первая удачная миссия в истории всего человечества, совершенная на частном космическом корабле. Другим откровенно не везло - ранее подобные запуски заканчивались неудачей. Например, в 2019 году на израильском спускаемом модуле Beresheet произошла авария и вся миссия потерпела фиаско. Аппарат Astrobotic Peregrine, стартовавший в США в январе текущего года, так и не смог добраться до лунной поверхности. То же самое произошло и с модулем из Японии в апреле 2023 года. Hakuto-R из-за неисправностей в двигателях не смог добраться до Луны. Но о них ниже. .

Посадка

Прилуниться - удалось! Правда, не самым благополучным образом. Сигнал связи терялся, собственные навигационные лазеры дали осечку, программное обеспечение загружали в спешном порядке, подключив доплеровский лидар из оборудования компаний-партнеров. После посадки команде специалистов понадобилось порядка 10-15 минут, чтобы установить связь с аппаратом. Миссия Nova-C Odysseus на Луне началась. Место посадки - NASA обнародовало еще в 2022 году - это точка на уступе, недалеко от большого кратера "Шеклтон" возле кратера Малапет.

Давайте посмотрим как все устроено на Nova-C

Nova-C представляет собой шестиугольный цилиндр на ножках - высота 4,3 метра, диаметр 1,6 метра, стартовая масса 1900 кг. Полезной нагрузки 130 кг, но о ней чуть ниже. Собственный двигатель нужен исключительно для перемещения по Луне (на момент написания этого текста Nova-C успешно отстыковалась от ракеты-носителя). Создан двигатель по новой для космических аппаратов системе - здесь впервые используется криогенное топливо, в остальном все просто: принцип вытеснения топлива сжатым гелием. Для термозащиты топливных баков использовали материал компании Columbia Sportswear. С этим вопросом есть разночтения - то ли его включают в "полезную нагрузку" маркетинга ради, то ли это разработка специально для нужд Intuitive Machines. По бокам - баллоны системы наддува, заполненный сжиженным гелием.

В корпусе расположена система управления (Reaction Control System, RCS) - это небольшие двигатели ориентации для управления аппаратом в пространстве - крыльев и рулей тут нет, приходится выкручиваться. По бокам наблюдаем солнечные батареи (разумеется, арсенид-галиевые, в космосе кремниевые не используют из-за более низкого КПД).

Теперь о полезной нагрузке

В 2021 году руководством Intuitive Machines был подписан договор с космическим центром NASA. Суть многомиллионного контракта заключалась в том, что частная компания должна была разработать и запустить роботизированный спускаемый аппарат Nova-C для изучения лунной поверхности. В целом, проект NASA CLPS предполагает создание трех подобных модулей. Каждый из них будет использоваться для доставки полезных грузов на Луну. Новые технологии позволят продолжить изучение её ресурсов. Компании, сотрудничающие с NASA, имеют свободу в плане выбора ракет для запуска и формирования определенной части полезной нагрузки. Несмотря на то, что аппараты, подобные Nova-C, считаются частной разработкой, большая часть их стоимости оплачивается правительством США.

Автономный радиомаяк Lunar Node-1 (NASA) занят прямыми обязанностями: сообщает центру управления о местоположении Nova-C. Работает по принципу, аналогичному земной системе навигации GPS. NDL (NASA) - навигационный допплеровский лидар, посредством направленного инфракрасного излучения (оно частично рассеивается, а частично отражается встречными объектами и фиксируется принимающим фотодиодом) определяет расстояния до объектов. Буквально что "Спаситель всей миссии! Именно он стал резервным навигационным модулем при посадке.

Еще один датчик для измерения расстояния - лазерный световозвращатель LRA (NASA) работает по другому принципу: состоящий из восьми круглых уголковых ретрорефлекторов, он способен отражать любой свет. В дальнейшем полученная с его помощью информация о дистанциях понадобится для составления орбитальных моделей. Система совершенно пассивная и даже когда лунный аппарат выходит из строя световозвращатель продолжает работать. Из специальной аппаратуры датчик мониторинга радиационной обстановки в глубоком космосе, разработка Университета штата Луизиана, поэтически назван Tiger Eye 1. Также есть прибор для изучения плазмы ROLSES (NASA), фактически - низкочастотный радиотелескоп для изучения среды на поверхности Луны и дальнейшей оценки безопасности астронавтов при высадке (как они с прошлой высадкой обходились без этого, мм?).

SCALPSS (NASA) - это видеокамеры, расположенные в верхней части опор. Просто камеры - да не просто! - их назначение: заснять детально процесс посадки для отслеживания поведения камней и грунта, в будущем это позволит составить более точные модели взаимодействия поверхности Луны с выхлопом ракетных двигателей. Еще одна камера, EagleCAM - это разработка Авиационного университета Эмбри-Риддл, позволяющая Nova-C делать селфи на память. Она отделится на высоте около 30 метров и снимет процесс посадки. ILO-X - еще один аппарат (вид телескопа для съемки с поверхности Луны), состоит из двух модулей, которые используются для изучения Млечного Пути. Не обошлось без прекрасного. На Луну отправится и произведение искусства - одна из 125 скульптур, созданная Джеффом Кунсом (остальные 124 тоже отправятся на Луну в ходе следующих миссий). Для каждой такой скульптуры создана копия, украшенная драгоценными камнями и NFT (токен, вид сертификата собственности)... Ну, дорого, наверно.

Место посадки

Вообще, околополярный регион достаточно сложен в плане рельефа. С учётом требований к уклону, к освещённости и возможности связи с Землёй районов на Южном Полюсе, подходящих для посадки довольно мало. Выбрали его не за "красивое название", разумеется. В чем причина такого интереса к данному кратеру Малаперт?

Однако именно у полюсов, скорее всего, сосредоточены запасы лунной воды, самого ценного сырья в XXI веке. Это и питье для обитателей будущей станции, и растения поливать, и готовое ракетное топливо, когда с Луны будут стартовать дальше (возможно, к Марсу). Потому-то сюда так стремятся. К нему летела Луна-25, неподалеку села несколько месяцев назад индийская станция. Более того, анализ этой воды может иметь и научное значение. С помощью этого анализа можно регистрировать геологическую активность на Луне, например, лунных вулканов, и даже отслеживать удары астероидов.

Предшественники Nova-C

20 января 2024 года аппарат SLIM (аббревиатура в переводе означает "Умный посадочный модуль для исследования Луны") совершил посадку на видимой поверхности спутника Земли в северо-восточном районе Моря Нектара в кратере Кирилл. Успехом миссии является точность посадки, ведь отклонение от намеченной цели составило менее 100 м. По этой причине японская станция получила прозвище "снайпер". Если сравнивать с "Аполлоном-11", то надо заметить, что для американского аппарата "цель" намечалась в области диаметром 20 км. на 5 км. Но после посадки возникла существенная проблема – не производилась зарядка солнечных батарей.

Вероятно, модуль лег на бок и батареи, расположенные «на спине» не получали солнечного света. Это значит, что аккумуляторы следует монтировать по периметру космического аппарата.

Peregrine

Корабль участвует в программе NASA по изучению Южного полюса Луны (Commercial Lunar Payload Services) и предназначен для отработки технологических вариантов. Основное направление программы – доставка на Луну научного оборудования силами небольших аппаратов, сбор информации, которая будет полезна в дальнейшем для астронавтов. США готовят новую пилотируемую программу, задачей которой является создание постоянной лунной научной станции. Так как полярные регионы Луны малопригодны для посадки аппаратов вследствие нарушенного рельефа, сложности расчета траектории, то в качестве посадочной площадки для модуля Peregrine был выбрано удобное место в районе экватора — Океан Бурь. Место очень популярное!

Но посадки не потребовалось. После того, как ракета-носитель вывела корабль в просторы космоса и он начал самостоятельный полет, выяснилось, что самостоятельное ориентирование нарушено. Кроме того, обнаружили утечку топлива, что сделало прилунение невозможным. Модуль Peregrine вернули с лунной орбиты, он прошел через атмосферу Земли и в ночь с 18-го на 19го января закончил активную фазу эксперимента в водах Тихого океана.

Вспомним и про Луну-25

Она-то стремилась на Южный полюс наперегонки с индийским Чандраян-3. Увы, Луна разбилась, а Чандраян замерз и уснул. В чем причина неудачи с Луной-25 существует множество версий, одну из них мы недавно нашли в сети, и если документы подлинные... Впрочем, ознакомьтесь сами по ссылке, интереса ради.