© Иллюстрация РИА Новости . ISRO, NASAМиссия «Чандраян-2»С посадочным лунным модулем миссии "Чандраян-2" потеряна связь

Татьяна Пичугина. Связь с посадочным модулем «Викрам» индийской миссии «Чандраян-2» потеряна, после того как он приготовился к прилунению в районе южного полюса на видимой стороне Луны. На борту — планетоход с научным оборудованием для поиска водяного льда и определения химического состава пород.

По соседству

Шестьдесят лет назад, 12 сентября 1959 года, поверхности естественного спутника Земли достигла советская «Луна-2». Это был первый созданный человечеством аппарат, оставивший след на другом небесном теле.

В начале 1966-го «Луна-9» совершила мягкую посадку — в Океане Бурь. Вскоре у земной соседки появился искусственный спутник — «Луна-10». В 1970-м в путешествие по усеянной кратерами поверхности отправился советский «Луноход-1».

Луну исследовали десятки аппаратов, шесть раз там высаживались люди (миссии NASA). В 1990-х к Луне устремились Япония, Китай, ЕС и вот теперь Индия. «Чандраян-2» — первая миссия, полностью выполненная Индией собственными силами. Станция запущена с космодрома Шрихарикота индийской ракетой-носителем, все бортовое оборудование произведено в лабораториях страны, в отличие от предшествующего аппарата, где были установлены шесть импортных приборов. Кстати, индийский аппарат с 2013 года работает на орбите Марса.

Индия стремилась стать четвертой страной, чей аппарат совершил на Луне мягкую посадку, и первой, сделавшей это близко к южному полюсу. В январе этого года китайский зонд «Чаньэ-4» прилунился в бассейне Южный полюс — Эйткен на обратной стороне естественного спутника Земли. Отправка российского спускаемого аппарата «Луна-25» запланирована на 2021 год.

© Иллюстрация РИА Новости . Фото: ISROМиссия «Чандраян-2»С посадочным лунным модулем миссии "Чандраян-2" потеряна связь

В 2008 году Индия направила к Луне космическую станцию «Чандраян-1» — эта миссия знаменовала собой первый этап национальной лунной программы. Аппарат проработал на орбите менее года: в августе 2009-го связь с ним была потеряна. Однако экспедиция оказалась беспрецедентно удачной — на поверхности были обнаружены признаки водяного льда.

Еще в 1961 году ученые предположили, что водяной лед может избежать сублимации и сохраняться на планетах миллиарды лет при очень низкой температуре — ниже 160 градусов Цельсия. Лунный грунт, доставленный советскими и американскими автоматическими станциями, содержал воду, но тогда это приняли за ошибку. В 1998-м нейтронный спектрометр NASA миссии Lunar Prospector обнаружил в полярных областях повышенную концентрацию водорода на глубине до 70 сантиметров. Согласно расчетам, примерно один процент массы реголита приходится на воду.

В ноябре 2008 года от станции «Чандраян-1» отделился зонд, совершивший жесткую посадку возле кратера Шеклтон на южном полюсе. Поднявшиеся после удара с поверхности обломки пород были подвергнуты анализу приборами зонда и орбитальной станции: данные свидетельствовали о признаках водяного льда и пара. Аналогичный результат был получен два года спустя ударным зондом NASA.

Ученые предположили, что лед кроется в постоянно затененных участках поверхности, например под склонами кратеров, засыпанных реголитом. Однако планетолог Винсент Эке из Даремского университета (Великобритания), изучающий эти «холодные ловушки», полагает, что интерпретация, по крайней мере, для ряда кратеров ошибочна.

Вот почему одна из главных задач на втором этапе индийской миссии «Чандраян-2» — подтвердить наличие водяного льда на южном полюсе и уточнить его запасы. Ведь вода — это ключевой ресурс для будущего освоения Луны.

© ISROЛунные кратеры, сфотографированные камерой Terrain Mapping орбитального аппарата «Чандраян-2»С посадочным лунным модулем миссии "Чандраян-2" потеряна связь

Главные критерии при выборе места посадки на ином небесном теле — безопасность и научная привлекательность. Аппарат сажают на ровную поверхность, где нет гор, трещин, обрывов, уклонов более 15 градусов. Желательно, чтобы там встречались древние горные породы. На Луне этим условиям соответствует район в 350 километрах от южного полюса, между кратерами Манцини и Шомбергер, выбранный для посадки спускаемого аппарата «Викрам».

Это эллипс размером 15 на восемь километров, с достаточно плоской поверхностью. В его пределах насчитали 23 605 кратеров, из которых только 11 — диаметром более 500 метров. Самые древние образовались примерно 3,7 миллиарда лет назад, в нектарский период геологической истории Луны, когда происходило бурное излияние базальтов на больших пространствах. Возможно, обломки горных пород лунной коры и верхней мантии сохранились в выбросах окружающих крупных кратеров.

© Иллюстрация РИА Новости . LROC Quickmap, NASA/GSFC/Arizona State UniversityМеста посадки модуля «Викрам» на видимой стороне Луны у южного полюса: основное (красная точка), запасное (зеленая) С посадочным лунным модулем миссии "Чандраян-2" потеряна связь

Посадочный модуль «Викрам» содержит три инструмента: сейсмометр, зонды для исследования ионосферы Луны вблизи поверхности и мониторинга температуры грунта до глубины сто миллиметров.

Определением химического и минерального состава лунного грунта на месте занимается планетоход «Прагьян». Это платформа-шасси весом 27 килограммов с шестью автономными колесами, управляемая искусственным интеллектом. Агрегат рассчитан на работу в течение одних лунных суток, или четырнадцати земных. Колебание температуры на поверхности — от 30 до 190 градусов ниже нуля.

Ровер с помощью электронного зрения выбирает привлекательное место для изучения образца, движется туда и выдвигает манипулятор. В его распоряжении — рентгеновский спектрометр альфа-частиц и рентгенофлуоресцентный анализатор (APXS), рабочие лошадки планетологии. Они исследуют Марс и ядро кометы Чурюмова — Герасименко.

APXS работает следующим образом. Альфа-частицы и низкоэнергетичные рентгеновские лучи от источника радиоактивных изотопов кюрий-244 бомбардируют грунт, рассеиваются на атомах элементов, поглощаются и отражаются. Спектр этого вторичного излучения дает указание на то, какие химические элементы присутствуют в образце. Особенно важно получить информацию о водороде, других легких элементах, а также о Mg, Al, Si, Ca, Ti, Fe, показывающих минеральный состав грунта.

Еще более точную информацию даст лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия (LIBS), которую активно применяют для изучения лунных и марсианских образцов. Индийские ученые сконструировали прибор так, чтобы в первую очередь определять состав твердых фракций — льда, камней. Для этого луноход стреляет в выбранный участок точно сфокусированным лазером, грунт в этом месте испаряется и преобразуется в горячую плазму. Варящиеся в ней атомы элементов возбуждаются и излучают целый спектр длин волн, который собирается оптическими сенсорами и анализируется на месте.

Первое изображение Луны, полученное индийским космическим аппаратом «Чандраян-2»С посадочным лунным модулем миссии "Чандраян-2" потеряна связьПервое изображение Луны, полученное индийским космическим аппаратом «Чандраян-2»

Лунные карты химических элементов

Орбитальный аппарат «Чандраян-2» тоже собирает информацию о химическом составе лунных пород. На борту установлен спектрометр мягкого рентгеновского излучения большой области — CLASS. Как и APXS, он анализирует фотоны, которые отражаются или рассеиваются атомами химических элементов, только в данном случае это — результат бомбардировки лунной поверхности солнечными лучами. С его помощью ученые составят глобальные карты распределения химических элементов на Луне, в частности летучего натрия.

Еще один метод для определения состава поверхности — радиолокационное синтезирование апертуры (SAR). Это зондирование грунта в глубину радаром в двух диапазонах сантиметровых и дециметровых длин волн. Подобный инструмент работал на «Чандраян-1», но в одном диапазоне, и из-за досрочного завершения миссии данные его неполны. Хотя он успел обнаружить постоянно скрытые от Солнца участки на полюсах и в районе экватора, где может сохраняться водяной лед. SAR нового поколения продолжит эту работу, кроме того, на этот раз исключена ошибка, которая могла бы помешать однозначному доказательству наличия льда в ловушках под реголитом.

Несмотря на то что Луну изучают космическими аппаратами более полувека, о составе ее пород, полезных ископаемых, геологической эволюции многое не известно. Ученые до сих пор спорят о ее происхождении: была ли она частью Земли или образовалась как самостоятельное небесное тело. Существует множество гипотез на этот счет, и Индия благодаря своей лунной программе надеется внести вклад в их экспериментальную проверку.

Источник: ria.ru