Совсем скоро NASA отправит бурильную установку на Луну, эксперимент по исследованию лунных недр называется PRIME-1. Запуск миссии запланирован ориентировочно на 26 февраля 2025 г. с космодрома на мысе Канаверал. Лунный посадочный модуль «Афина» компании Intuitive Machines доставит оборудование в район Монс Мутон (Mons Mouton) – лунное плато вблизи южного полюса Луны.
Вот так в представлении художников, в облаке пыли, будет происходить посадка аппарата на Луну:
Это будет уже вторая попытка посадить аппарат на лунную поверхность. Дело в том, что компания Intuitive Machines уже отправляла к Луне свой посадочный модуль (Nova-C, который также называют Odysseus, «Одиссей») ровно год назад, 23 февраля 2024 года. Тогда, за минуту до касания лунной поверхности связь с ним прервалась. Через некоторое время стало известно, что аппарат садился с креном в 8 градусов, а не вертикально вниз и вертикальная скорость спуска в три раза выше необходимой. Сам аппарат был похож на телефонную будку, его центр тяжести был расположен довольно высоко. К тому же, у "Одиссея" не была погашена горизонтальная скорость.
В условиях низкой гравитации и большой инерции (масса 1908 кг с топливом и 700 кг при посадке) аппарат, коснувшись опорами грунта, свалился набок.
И вот сейчас будет предпринята новая попытка (Nova-C2, «Афина») мягкой посадки на Луну. На эту миссию возлагаются, как всегда, большие надежды.
Поскольку миссия направлена на изучение подповерхностного слоя Луны, то главным будет бур TRIDENT, разработанный компанией Honeybee Robotics, который способен проникать в лунную поверхность на глубину до 1 метра (он изображен на рисунке слева от аппарата). Бур оснащён карбидными зубьями для преодоления твёрдых лунных материалов. Бур будет управляться дистанционно с Земли. Этот инструмент позволит извлекать образцы длиной около 10 см.
В связи с бурением лунной поверхности будет не лишним вспомнить, как этот процесс осуществляли советские миссии "Луна-16", "Луна-20" и "Луна-24", в результате которых на Землю 3 раза из разных районов Луны были доставлены образцы лунного грунта. "Луна-16" - это Море Изобилия, "Луна-24" - Море Кризисов. "Луна-20" - ближе к материковой части (более светлый участок).
«Луна-16» отправилась к Луне в сентябре 1970 года и произвела мягкую посадку в районе Моря Изобилия. Автоматические межпланетные станции серии Е-8-5 получились невероятно большими. Они имели при запуске массу 5880 кг (5667 кг «Луна-16») и 1880 кг на поверхности Луны. Это было на пределе возможностей ракеты «Протон-К».
Через час пребывания на поверхности был развёрнут бур, оснащенный специальной штангой. На фотографии штанга с буром находятся слева.
За семь минут бурения он достиг глубины 35 сантиметров, но при этом наткнулся на камень, помешавший продолжить бурение. Бур, которым была оборудована посадочная ступень, имел массу 13,6 кг. Он мог работать в ударном или вращательном режиме, и имел несколько скоростей, что позволяло собирать образцы непосредственно из камня или реголита. При скорости 500 оборотов в минуту на заполнение образцами 38-сантиметрового контейнера в итоге ушло полчаса.
Затем образцы (101 грамм) были перенесены с помощью штанги в герметичную капсулу, находящуюся на самом верху конструкции взлётной ступени.
Каждая АМС серии Е-8-5 состояла из посадочной ступени, ракеты «Луна-Земля» и возвращаемого аппарата, находящегося в ракете, стартующей с Луны. В возвращаемом аппарате размещался контейнер с образцами лунного грунта.
55 лет назад, 24 сентября 1970 года, возвращаемый аппарат автоматической межпланетной станции «Луна-16» впервые в автоматическом режиме доставил на Землю образцы лунного грунта. При подлете возвратной ракеты к Земле по радиокоманде произошло отделение от неё возвращаемого аппарата. Он вошел в плотные слои атмосферы Земли со скоростью 10 950 м/с. Максимальные перегрузки, действующие на аппарат в процессе аэродинамического торможения, достигали 315 единиц. Температура пограничного слоя при этом превышала 10 000 градусов Цельсия.
Капсула с очень ценным грузом упала на землю примерно в 80 километрах к юго-востоку от города Джезказган.
Космические станции «Луна 16» (доставка лунного грунта) и «Луна 17» ("Луноход-1") закрепили за Советским Союзом приоритет в изучении космоса автоматами. Первоначально разработкой аппаратов серии «Луна» занималось ОКБ-1, но в 1965 году все наработки были переданы Машиностроительному заводу имени Лавочкина. Главному конструктору автоматических межпланетных станций Конструкторского Бюро им.Лавочкина, Георгию Бабакину, было присвоено звание Героя Социалистического Труда.
Бабакин был убежден, что автоматам под силу решить в космосе практически любую задачу. Он говорил: «Возможно, я пристрастен, но мне неизвестно, чего автоматы не могут».
Чтобы исключить взаимодействие лунного вещества с активными компонентами земной атмосферы — кислородом, водой и продуктами стерилизации, вскрытие капсулы производилось в камере, наполненной инертным газом (гелием) высокой чистоты до атмосферного давления.
Изъятый из контейнера бур оказался покрытым тонким слоем лунной пыли. Извлеченное из него вещество было помещено на просмотровый лоток с сохранением распределения лунного вещества во взятой пробе по глубине. Вслед за этим лунное вещество было осмотрено и сфотографировано через иллюминаторы камеры, изготовленные из оптического стекла. Фотографирование производилось многократно, под различными углами, при разной освещенности и увеличении.
Всего по программе Е-8-5 было запущено одиннадцать АМС, но доставить образцы на Землю удалось только трём из них: «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24».
Главным результатом полёта «Луны-20» (февраль 1972 г.) стала доставка на Землю образцов лунного грунта массой 55 г. По команде было включено грунтозаборное устройство, и начались операции по забору грунта. В процессе бурения дважды срабатывал автомат защиты по току, бурение приостанавливалось, и его снова возобновляли по командам с Земли - из-за повышенного сопротивления грунта бурение осуществлялось в несколько этапов.
При возвращении на Землю капсула попала в сильную снежную бурю. Заключительный этап спуска происходил над рекой Каркингир в 40 км к северу от Джезказгана в Казахстане, и капсула приземлилась на островке 25 февраля. Капсулу нашли только на следующий день по парашюту, на котором она спустилась. На Землю была доставлена колонка лунного грунта массой 55 граммов.
Доставленный на Землю лунный грунт был передан для научных исследований в Академию наук Советского Союза. В целом грунт или реголит представлял собой рыхлый разнозернистый материал светло-серого цвета, значительно более светлый, чем реголит из Моря Изобилия. Это подтвердило предположение советских ученых о том, что лунные материки старше лунных морей как минимум на миллиард лет.
Труднообъяснимым оказалось наличие железного сплава в кристаллической породе, причем удивительным образом железо в образцах не окислялось на воздухе при обычных температурах. Существует устойчивое мнение, что 326 граммов лунного реголита, добытого Советским Союзом за три экспедиции - единственные образцы настоящего реголита на Земле. Только в 2024 году китайцам (беспилотный космический аппарат «Чанъэ-6») удалось доставить на Землю образцы лунного грунта.
У американцев же под видом лунных камней хранится метеоритное вещество. Соединённые Штаты Америки даже не пытались повторить подвиг советских инженеров - доставить лунный грунт автоматическими станциями.
"Луна-16" ---- сентябрь 1970 г. ------ 101 грамм
"Луна-20" ---- февраль 1972 г. ------ 55 граммов
"Луна-24" ---- август 1976 г. -------- 170 граммов
Самое неожиданные открытия были сделаны при анализе лунного грунта экспедиции "Луна-24" в 1976 году. На Землю была доставлена колонка лунного грунта длиной с глубины 2 метра - около 160 сантиметров в длину, весом 170 граммов - и там была обнаружена вода.
По команде с Земли «Луна-24» через 15 минут после прилунения включила свой бур, который со времен предыдущих миссий был модернизирован, чтобы справляться с любой породой, и принялась углубляться в лунную поверхность. До глубины 120 см использовался вращательный режим бурения, затем чередование вращательного и ударно-вращательного. Длина отверстия составила 225 см, но в силу того, что бурение проводилось под наклоном, общая глубина составила примерно 2 м.
Из-за длинного бура "Луна-24" легко отличается на фотографиях от "Луны-16" и "Луны-20". Этот бур легко обнаружить на следующей фотографии - он находится с правой стороны и идёт под углом.
Грунтозаборное устройство автоматической станции «Луна-24» существенно отличается от аналогичных устройств станций «Луна-16» и «Луна-20». Оно способно бурить лунный грунт самых широких вариаций - от твердых скальных до непрочных пылевидных пород с вкраплением отдельных камней различных размеров.
Во время бурения образуется колонка грунта длиною 2 метра. Как сохранить эту колонку в первозданном виде и не перемешать грунт, добытый на разной глубине? Для этого было применено оригинальное решение - по мере бурения грунт помещается в шланг, и этот шланг скручивается в виде спирали на барабан. В процессе бурения грунт поступает во внутреннюю полость штанги. Там расположена гибкая трубка - грунтонос и механизм, который подхватывает грунт и удерживает его в виде столбика на протяжении всего процесса бурения. По окончании бурения грунтонос с грунтом извлекается из внутренней полости штанги и наматывается на барабан, размещенный в специальном контейнере. Затем контейнер помещают в герметизируемую капсулу возвращаемого аппарата ракеты «Луна - Земля».
В колонке грунта, доставленного «Луной-24», по цвету реголита можно выделить шесть основных слоев. Все они происходят из районов распространения темных базальтовых (вулканических) пород, заполняющих чашу бассейна Моря Кризисов, но в ряде участков отмечаются также крупные фрагменты интрузивных (застывших на глубине) пород и примесь древнего материкового материала. Изучение отдельных слоев колонки позволит оценить условия и время их формирования. Ученые считают, что в колонке реголита из Моря Кризисов записана история Луны в течение двух-трех миллиардов лет. Поэтому ее исследование поможет найти ответ на очень важные вопросы образования, строения и развития планет Солнечной системы. Анализ грунта, проведенный на Земле, показал наличие около 60 элементов с повышенным содержанием алюминия и железа.
Главным достижением «Луны-24» считается первое убедительное доказательство наличия на Луне воды. Выводы о наличии воды были независимо сделаны в 1990-е годы в ходе полетов Clementine и Lunar Prospector, а до этого времени основной результат «Луны-24» игнорировался научным сообществом — считалось, что образцы были все же как-то загрязнены земной атмосферой.
В статье Майи Ахмановой, Бориса Дементьева и Михаила Маркова из Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского, опубликованной в 1978 году в журнале «Геохимия», было показано, что по данным спектроскопии доля воды в образце составила 0,1%. Журнал имел англоязычную версию, однако ни одной ссылки на нее на Западе так и не появилось.
«Три советские миссии по доставке лунного грунта с 1970 по 1976 год принесли в общей сложности 327 г образцов. В результате шести миссий «Аполлона» в 1969–1972 годах было доставлено 381 700 г грунта и камней, — писал в октябре 2009 года профессор астрономии Колумбийского университета Арлин Кроттс. — К 1978 году широко распространилось мнение, согласно которому образцы «Аполлона» практически не содержат воды, там ее не больше одной миллиардной, что на несколько порядков меньше, чем 1 000 000 частей на миллиард в случае «Луны-24». Советские открытия были полностью проигнорированы. Я пытался найти ссылки, но ни один другой автор не цитировал их работы».
Советские исследователи, используя метод инфракрасной спектроскопии, проанализировали материалы и обнаружили недвусмысленные следы воды (0,1% от массы лунного грунта), причем содержание воды возрастало по мере того, как увеличивалась глубина. Ученые также предположили, что вряд ли могло произойти земное загрязнение образцов водой, поскольку реголит не имеет тенденцию впитывать воду из воздуха.
Интересно, что американцы, в своих пробах такого результата не получившие, попросту проигнорировали работы советских ученых — мол, ошиблись русские. И лишь после полетов новых американских автоматических станций в 1990 годах, подтвердивших данные выводы, в НАСА, наконец, признали: приоритет открытия наличия воды на спутнике Земли остается за «Луной-24».
В результате был сделан вывод о том, что на Луне есть, по меньшей мере, миллионы тонн воды. Море Кризисов, откуда был взят грунт, находится не на полюсе, что означает не максимально возможное водосодержание, а скорее наоборот: ведь на полюсах потеря воды лунным грунтом проходит намного слабее.
За последнее время произошел значительный прогресс, связанный с оценкой среднего водосодержания в реголите Луны: если в 2006 году на Западе водосодержание постулировалось в 1:1 000 000 000, то сегодня многие ученые считают, что воды в грунте больше в миллион раз, содержание воды в лунном грунте составляет 1:1 000.
По прошествии времени, американцы, посмотрев на убедительные результаты современных данных о наличии воды на Луне, решили прибегнуть к классическому жульничеству - считает photo_vlad - и внезапно «нашли» в своих образцах грунта воду, которой там не было раньше:
Лунная магма содержит больше воды, чем думали раньше
Анализ образцов лунного грунта, доставленных на Землю астронавтами из экспедиции "Аполлон-17", показал, что в некоторых лунных породах содержится намного больше воды, чем считалось ранее.
Описанные в журнале Science исследования показали, что они содержат в 100 раз больше воды, чем следовало из более ранних анализов. На их основании можно предположить, что Луна некогда имела весьма значительные водные запасы - объемом примерно с Карибское море. Эта находка ставит также под сомнение многие теории происхождения Луны.
Но это ещё не всё. Выяснилось, что вода в американском лунном грунте оказалась земной водой по изотопному составу. При этом реголит не является гигроскопичным, тем более настолько, чтобы втянуть в себя аж 1% земной воды от своего объёма из атмосферы через крошечную щель в контейнере, в котором транспортировался американский лунный грунт.
Эта «находка» в очередной раз ставит под сомнение подлинное происхождение американского лунного грунта.
Что ж, на Луну в этом году будет много экспедиций. Посмотрим, что они привезут, какие сведения.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
Свежие комментарии