Поиск водяного льда, который можно использовать, на южном полюсе Луны является важной задачей для программы НАСА «Артемида». Если в холодных ловушках Луны, также известных как области постоянной тени, есть резервуары с водяным льдом, то будущие миссии с роботами или экипажем смогут перерабатывать его в кислород и водород. Эти вещества идеально подходят для жизнеобеспечения или производства ракетного топлива.
Однако НАСА не одиноко в своей миссии. Китай и Россия также стремятся исследовать южный полюс Луны в поисках летучих ресурсов. Они сотрудничают на Международной лунной исследовательской станции, чтобы проводить научные исследования, технологическую проверку и использовать лунные ресурсы.
Сейчас в планах два китайских роботизированных миссии по посадке на Луну. Запуск «Чанъэ-7» запланирован примерно на 2026 год. Он будет сосредоточен на исследовании водяного льда в районе южного полюса Луны. За ним последует «Чанъэ-8», запуск которого запланирован примерно на 2028 год. Он продолжит исследование южного полюса и продемонстрирует технологии для строительства будущей инфраструктуры на Луне.
Подготовка к запуску
Впереди Китая по освоению космоса стоят Соединенные Штаты. В начале января 2025 года они планируют совместный запуск двух ключевых космических аппаратов: орбитального аппарата NASA Lunar Trailblazer и миссии Intuitive Machines IM-2 в рамках инициативы NASA по коммерческому обслуживанию полезной нагрузки на Луну.
Lunar Trailblazer — это малобюджетная научная миссия, разработанная НАСА в рамках программы малых инновационных миссий по исследованию планет (SIMPLEx). Её цель — поиск льда на Луне. Миссия будет запущена вместе с IM-2 — лунным посадочным модулем Nova-C, который получил название Athena. Посадочный модуль и лунный орбитальный аппарат будут отправлены на Луну на ракете SpaceX Falcon 9.
Представитель Intuitive Machines Джош Маршалл сообщил изданию SpaceNews, что они планируют доставить лунный спускаемый аппарат IM-2 в Космический центр Кеннеди НАСА во Флориде для подготовки к запуску в четвёртом квартале 2024 года. Запуск запланирован на январь 2025 года.
«Мы отправляемся вместе с IM-2, и это произойдёт скоро», — сказала SpaceNews главный исследователь Lunar Trailblazer и профессор планетологии Калифорнийского технологического института Бетани Эльманн.
По данным Caltech, Lunar Trailblazer ожидается запустить в период с 1 по 5 января 2025 года. Оборудование миссии успешно прошло все экологические испытания, а сейчас проводятся окончательные тесты программного обеспечения и готовности к работе. Команда ожидает окончательное постановление и отправит оборудование во Флориду для заправки топливом и интеграции за несколько недель до запуска.
Lunar Trailblazer — это новый тип научной миссии НАСА по изучению планет, который обеспечивает первоклассную науку при меньших затратах, чем традиционные планетарные миссии. Миссия принимает на себя более высокий риск, но при этом позволяет сэкономить средства благодаря использованию коммерческих готовых деталей и космического корабля с однострунной системой.
Спектральные отпечатки
Lunar Trailblazer — это космический аппарат, который поможет узнать больше о Луне. Он будет собирать данные о том, сколько воды на Луне, где она находится и как она распределяется. Также он будет изучать круговорот воды на безвоздушных телах.
Когда Lunar Trailblazer окажется на лунной орбите и начнёт свою работу, он будет наносить на карту спектральные отпечатки — или длины волн отражённого солнечного света — водных форм на лунном ландшафте. Также он будет измерять температуру поверхности Луны.
Наблюдая за одними и теми же местами в разное время суток, Lunar Trailblazer сможет понять, меняется ли количество воды на Луне со временем.
«Данные, которые соберёт первопроходец, очень важны для будущих миссий на Луну, — сказал Эльманн. — Lunar Trailblazer будет делать инфракрасное картирование состава и температуры с самым высоким пространственным разрешением на сегодняшний день. А данные с орбитального аппарата с высоким разрешением помогут этим миссиям выбрать правильный путь. Наши карты проведут их к самым интересным месторождениям воды и полезных ископаемых».
Операции с космическими аппаратами будут проводиться из Центра инфракрасной обработки и анализа Caltech. В них будут участвовать студенты Caltech и городского колледжа Пасадены.
«Это потрясающая возможность обучить следующее поколение учёных, одновременно занимаясь приоритетной наукой», — сказал Эльманн.
Приступайте к делу
Исследователи пока не знают, где именно на Луне находится водяной лёд, а также в каком физическом и химическом состоянии он находится, — сказал Бен Басси, главный научный сотрудник компании Intuitive Machines. — «Мы не знаем, насколько легко будет добывать его. Используя терминологию земной горнодобывающей промышленности, это разница между «ресурсом» и «запасом».
«Лёд потенциально может стать важным лунным ресурсом, — добавил Басси. — Однако в настоящее время у нас нет информации, необходимой для определения природы этого ресурса».
Если миссия IM-2 успешно достигнет поверхности Луны, то для исследования местности будет использован Micro-Nova Hopper — беспилотный аппарат, который будет передвигаться по поверхности Луны с помощью прыжков. Во время полёта беспилотник проведёт первое прямое измерение содержания водорода на поверхности — ключевого показателя наличия воды. Для этого будет использован нейтронный спектрометр, предоставленный венгерской компанией Puli Space Technologies.
«Хоппер» также отправится в постоянно затенённый кратер и впервые предоставит информацию о поверхности из этих холодных областей, — сказал Басси.
Также на борту миссии IM-2 находится эксперимент PRIME-1 (Polar Resources Ice Mining Experiment), разработанный НАСА для поиска водяного льда на Луне.
Дело удачи
Если повезёт, предстоящий полёт космического аппарата на Луну может увенчаться обнаружением лунного льда, сообщил SpaceNews старший научный сотрудник Института планетологии Норберт Шергхофер.
На данный момент не было обнаружено льда на оптических длинах волн в регионах с постоянной тенью, поэтому перспективы невелики.
PRIME-1 IM-2 оснащён дрелью и масс-спектрометром, но он неподвижен и не может двигаться. В месте его посадки слишком тепло, чтобы мог накапливаться лёд. Однако, по словам Шергхофера, если богатый льдом материал был выброшен из ближайшего кратера, он мог уцелеть.
«Это рискованная игра», — сказал Шергхофер, добавив, что по этой причине «Бункер Micro-Nova может предложить наилучшие шансы найти лёд, хотя и косвенно».
Все три этих недорогих подхода не сравнимы с полноценными лунными научными миссиями, такими как недавно отменённый полярный исследовательский марсоход НАСА, исследующим летучие вещества (VIPER), или китайский лунный спускаемый аппарат Chang'e-7.
По словам Шергхофера, столкнётся ли со льдом какой-либо из американских лунных зондов, которые скоро будут запущены — это вопрос удачи. «Если нет, то следующие миссии по поиску льда на южном полюсе Луны будут из других стран, возможно, они начнутся в 2026 году. Гонка продолжается», — сказал он.
PS Космический аппарат назвали «Лунный первопроходец». Разве это возможно? Неужели до него на Луне не было других аппаратов? Это название вызывает вопросы.