Луна-25: первый российский космический корабль за 47 лет, отправившийся на Луну

10 августа 2023 года в 23:10 по всемирному координированному времени с космодрома Восточный на ракете-носителе «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат-М» стартовал к Луне российский космический корабль «Луна-25». Это первая миссия по исследованию земной Луны, созданная Российской Федерацией: предыдущий космический корабль «Луна-24» был запущен Советским Союзом в 1976 году. Все будущее российской лунной программы зависит от того, сможет ли этот космический корабль легко приземлиться вблизи южный полюс луны.

Пауза между Луной 24 и Луной 25 не должна быть слишком длинной. С 1990-х годов в России развивается программа «Луна-Глобус» по изучению внутреннего строения Луны. В разное время в нее входили пенетраторы (ударные зонды, которые нужно было ввести в лунный грунт в трех-четырех точках на высокой скорости), орбитальные аппараты, посадочные модули и луноходы, и программа регулярно менялась. Миссию планировалось подготовить к запуску в 2013 году.

После того, как детектор Russian Lunar Reconnaissance Orbiter (LEND) на борту американского Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) показал наличие воды в лунном грунте, было решено сосредоточиться на изучении полярных районов Луны. Однако некоторые исследователи обращают внимание на то, что проект «Луна-Глобус» был пересмотрен после провала «Фобос-Грунта» в 2011 году, поскольку он должен был быть выполнен на той же платформе и содержать некоторые схожие конструктивные решения.

Издательство Роскосмос # Луна 25 Карточки профиля миссии. Это мой перевод (извините, если что-то не так), оригинальные карты можно найти здесь: https://t.co/GcQtEYhdk0 pic.twitter.com/W1812Zlm5z

— Катя Павлюченко (@katlinegrey) 2 августа 2023 г.

Новая концепция заключалась в запуске серии космических кораблей, начиная с небольшого посадочного модуля, который должен был приземлиться вблизи южного полюса Луны и на месте исследовать образцы почвы. До недавнего времени руководство Роскосмоса и разработчики космического корабля не стеснялись признавать, что основной задачей миссии будет отработка основных технологий мягкой посадки и, во-вторых, исследование южного полюса Луны. В 2013 году миссия получила название «Луна-25», что делало ее похожей на продолжение советской лунной программы.

Разработчиком нового аппарата было выбрано НПО Лавочкина, ранее строившее советские спускаемые аппараты и орбитальные аппараты, а за научную полезную нагрузку отвечал Институт космических исследований.

«Луна-25» — довольно мелкий космический корабль по сравнению с достижениями советской лунной программы. При массе 615 кг без топлива его научные приборы имеют массу всего 30 кг. Полезная нагрузка сосредоточена в верхней части устройства. Он обогревается РИТЭГом в лунную ночь и состоит из 9 научных приборов, задачами которых являются:

• оценить массовую долю воды в лунном грунте; Определение элементного и изотопного состава верхнего слоя полярного реголита в просадке на глубине до 40 см.
• Измерение фонового излучения нейтронов и гамма-лучей на поверхности Луны.
• Исследование состава внешней атмосферы Луны, окружающей полюс, и физических процессов, происходящих в ней в условиях спокойного и активного Солнца, а также в периоды прохождения Луны хвоста земной магнитосферы.

Принципиальная схема научных приборов. (Фото: Роскосмос)

В нижней части космического корабля находятся двигательная установка, топливные баки и амортизаторные стойки, а также часть антенн системы связи и научные приборы — манипулятор для отбора проб грунта, активный нейтронный спектрометр и лунно-пылевой прибор. рекордер.

Четыре солнечные панели будут снабжать электроэнергией бортовое оборудование. Их конструкция несколько необычна. На посадочных модулях, работающих вблизи экватора, панели обычно держат горизонтально, чтобы легче захватывать солнечный свет. Однако в районе, где приземлится «Луна-25», солнце не поднимается над горизонтом более чем на 20 градусов, поэтому солнечные панели установлены вертикально.

Корабль оснащен восемью камерами: четырьмя широкоугольными камерами для панорамной съемки окружающего ландшафта, двумя узкоугольными стереокамерами на комбинированной основе для съемки поля работы манипулятора и управления операциями с реголитом и двумя камерами на носовой части двигательной установки космического корабля для стрельбы по лунной поверхности при спуске и посадке.

Схема других научных инструментов. (Фото: Роскосмос)

Изначально на «Луну-25» планировалось установить два аппарата иностранного производства, но оба были отменены по разным причинам. Шведский прибор LINA-XSAN для изучения взаимодействия космической плазмы с лунной поверхностью планировалось стать одним из основных приборов миссии, но из-за постоянных задержек он поднялся в воздух на китайском «Чанъэ-4» в 2019 году. Европейская навигационная демонстрационная камера D была отменена из-за нападения России на Украину в 2022 году.

По первоначальному плану «Луна-25» должна была быть запущена в 2014 году. Однако разные причины вызывали одну за другой задержки. Причиной последней крупной задержки (с 2021 по 2023 год) стал недостаток, обнаруженный в доплеровском акселерометре и дальномере (DISD-LR) во время испытаний. Являясь важной частью системы мягкой посадки, это устройство нельзя игнорировать, а его недостаточная точность может стоить миссии. Повторные испытания DISD-LR и последующие изменения программы зонда вызвали задержку примерно на два года.

Принципиальная схема научных приборов для торцевой стороны. (Фото: Роскосмос)

В результате Луна-25 отправится к Луне только в августе 2023 года, через 47 лет после Луны-24.По непонятным причинам Роскосмос держал дату запуска в секрете до 7 августа, хотя это не имело смысла из-за многочисленных утечек информации из различные независимые партии. источники. Несмотря на то, что космодром Восточный (как и Байконур) находится в другом часовом поясе, чем Москва, официальным временем запуска в России всегда традиционно считается московское время. Было 02:10:57 по московскому времени 11 августа, когда «Союз-2.1» пролетел над башней. А Луна отправила на Луну 25 установщиков на разгонном блоке «Фрегат».

Ракета вывела космический корабль на круговую околоземную орбиту высотой 200 км. Примерно через час разгонный блок «Фрегата» впервые запустит двигатель, чтобы отправить посадочный модуль на лунную траекторию. После двух включений на расстоянии около 3000 км от Земли он отделится от Луны 25, а оставшийся путь до Луны совершит на собственных двигателях.

Издательство Роскосмос # Луна 25 Карточки профиля миссии. Это мой перевод (извините, если что-то не так), оригинальные карты можно найти здесь: https://t.co/GcQtEYhdk0 pic.twitter.com/W1812Zlm5z

— Катя Павлюченко (@katlinegrey) 2 августа 2023 г.

Первая коррекция орбиты запланирована на полтора дня после старта, когда космический аппарат будет находиться на расстоянии около 230 000 км от Земли, с помощью двигателей малой тяги «Луна-25», которые будут запускаться в течение 20-30 секунд. Эти же двигатели обеспечат вторую коррекцию орбиты примерно за сутки до выхода на лунную орбиту на расстоянии 340 000 км от Земли. Весь выход на лунную орбиту занимает примерно от четырех с половиной до пяти с половиной дней. Главный двигатель космического корабля впервые заработает, чтобы замедлить Луну-25 и выйти на переходную орбиту Луны.

Посадочный модуль проведет следующие три дня на 100-километровой круговой орбите вокруг Луны, совершив 36 витков вокруг Луны, собирая данные, а Управление полетами решит, какую посадочную площадку выбрать. На четвертый день специалисты ЦУПа сформируют орбиту спуска «Луны-25». Это будет эллиптическая орбита со спуском 18 километров и апогеем 100 километров.

Корабль проведет на этой орбите еще двое суток, совершив до начала спуска 24 витка. Таким образом, по расчетам энтузиастов, посадка на спутник Земли была запланирована примерно на 21-23 августа (дату и график посадки Роскосмос пока не подтвердил).

Спуск должен происходить с вертикальной скоростью от 1,5 до 3 метров в секунду, горизонтальной скоростью не более одного метра в секунду и углом отклонения продольной оси от вертикальной силы тяжести не более семи градусов. Планируемое разрешение посадки — эллипс размером 30 на 15 километров.

Для «Луны-25» выбраны три посадочных площадки. При выборе посадочной площадки учитывались следующие критерии: рельеф местности (безопасна посадка при уклоне не более 15 градусов), надежность радиосвязи спускаемого аппарата, продолжительность светового дня (это важно для реализации программы Алами), обилие водных знаков и достаточное геологическое разнообразие.

Основная посадочная площадка находится на 69.545 ю.ш. 43.544 в.д. к северу от кратера Богуславский; Есть два резервных участка на 68,773 ю.ш. 21,210 восточной долготы от кратера Манчини и 68,648 ю.ш. 11,553 восточной долготы от кратера Пентленд А.

По словам Павла Шубина, российского космического блогера и автора нескольких книг по истории освоения космоса, возможные даты # Луна 25 Посадка происходит 21, 23 и 24 августа по московскому времени (в зависимости от выбранного места посадки). Итак, у нас еще есть интрига! pic.twitter.com/uXsAuZBsFI

— Катя Павлюченко (@katlinegrey) 14 июля 2023 г.

Если миссия «Луна-25» будет успешной, Россия планирует запустить орбитальный аппарат «Луна-26» в качестве следующего шага, который будет дистанционно изучать Луну и составлять карту распределения водяного льда на ее поверхности. Говорят, НПО Лавочкина уже работает над его проектом. После этого нужно выполнить еще две задачи.

Посадочный модуль «Луна-27» снова будет изучать реголит и лед в нем вблизи южного полюса Луны, но с использованием большего количества инструментов, чем «Луна-25». В конечном итоге «Луна-28» должна доставить реголит и лед обратно на Землю. Но судьба всех этих миссий теперь зависит от Луны 25; В случае провала дорогостоящей миссии могут урезать финансирование следующих миссий, и в таких условиях осторожное поведение Роскосмоса можно понять.

(ВЕРХНЕЕ ФОТО: Союз-2.1б на космодроме Восточный во время запуска. Фото: Роскосмос)