Мировая космонавтика в последние годы переживает настоящий лунный ренессанс. Особенно это заметно стало за последний год, когда к Луне стартовало пять лунных посадочных модулей. В 2024 году к ним должны присоединиться ещё как минимум три. Такой интенсивности лунных запусков не бывало со времен лунной гонки в 60-е. За последние пять лет на Луну отправлялись космические аппараты Китая, Израиля, Японии, Индии, России, США, но успеха достигли лишь две страны, которые теперь и обладают опытом лунных посадок в XXI веке, – Китай и Индия. В чём сложность посадки на естественный спутник Земли, почему успеха не достигают прежние лидеры и почему вдруг стали снова привлекательны безжизненные серые просторы?
20 января 2024 года японский спускаемый аппарат SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) от государственного космического агентства JAXA пытался совершить мягкую посадку на Луну в точно выбранном месте. Япония пыталась стать пятой страной, успешно доставившей на Луну космический аппарат. Но в последние секунды снижения один из двух главных двигателей разрушился, вместо мягкой посадки аппарат перевернулся, так что солнечная батарея оказалась в тени. Пока хватало запаса энергии в аккумуляторной батарее, SLIM передавал данные на Землю, но потом ушел в спящий режим, чтобы сохранить энергию для включения, если свет снова попадет на солнечную батарею во второй половине лунного дня. Но лунную ночь он, скорее всего, не переживет.
Так должна была выглядеть посадка SLIM на Луну, но аппарат завалился набок
Всего за день до драматической посадки SLIM в атмосферу Земли вошел и сгорел американский лунный посадочный аппарат Peregrine. Он создавался частной компанией Astrobotic по контракту NASA, хотя начиналась его разработка ещё по негосударственному технологическому конкурсу Google Lunar XPRIZE. Peregrine стартовал на новой американской ракете Vulcan, но почти сразу после отделения от ракеты у него заело клапан между гелиевым баллоном высокого давления и баком окислителя. Бак разорвало, у аппарата возникла постоянная течь из топливной системы, и исчезли всякие надежды сесть на Луну. На удивление, аппарат сохранил работоспособность и частичную управляемость. Специалисты компании надеялись хотя бы выйти на окололунную орбиту, но приняли решение уничтожить аппарат, чтобы он не мешался другим покорителям Луны. Траектория полёта Peregrine позволила вывести его на падение в Тихий океан. Аппарат сумел проработать в космосе полторы недели, слетать до лунной орбиты и испытать научные приборы NASA в космическом пространстве.
Конкурс Google Lunar XPRIZE объявили в США в 2007 году для развития космического частного предпринимательства за пределами околоземного пространства. Компания Google была готова выплатить $30 млн призовых за первый частный луноход, доставленный на Луну без государственного участия. На конкурс откликнулось более тридцати команд со всего мира, но до финала не дошел никто – задача оказалась на порядок сложнее, чем ожидалось. Тем не менее благодаря Google Lunar XPRIZE сформировались несколько новых космических компаний с лунными амбициями. В частности, японская частная iSpace предприняла посадку на Луну весной 2023 года. Посадочный модуль Hakuto-R с луноходом Rashid Объединенных Арабских Эмиратов успешно снижался до высоты 5 км, но потом вошел в фазу неконтролируемого падения. Оказалось, что компьютер работал по программе посадки на другой участок Луны и ошибся в определении высоты, поэтому точно "посадил" аппарат на пять километров выше реальной поверхности.
Самым же первым участником Google Lunar XPRIZE, добравшимся до естественного спутника Земли в 2019-м, была израильская команда SpaceIL. Она смогла собрать средства, заказать изготовление и запуск лунного модуля Beresheet. Аппарат добрался до окололунного пространства и вышел на орбиту, но уже в полёте столкнулся с серией сбоев и отказов, которые оказали фатальное воздействие во время посадки. В частности, бортовой компьютер Beresheet ранее не проходил испытаний в космосе. На высоте около 20 км над поверхностью он вошел в цикл постоянных перезагрузок и выключил тормозные двигатели. Когда специалисты смогли вернуть управление аппаратом, было уже поздно – он врезался в Луну.
Государственные агентства также пытались начать новую эпоху "покорения Луны". Индия решилась пойти на лунную посадку к 2019 году, причем без участия России, как предполагалось изначально. Индия решила завоевать флаг первенства в приполярном регионе Луны, где пока не было мягких посадок. Спускаемый модуль Vikram отделился от автоматической станции Chandrayaan 2 и перешел на траекторию спуска, и поначалу всё шло хорошо, но на высоте около 2 км над поверхностью он совершил непредвиденный кувырок, и снижение перешло в падение.
Смотри также Жёсткое прилунение. Почему потерпела крах российская миссия к ЛунеАвария Chandrayaan 2 вызвала в России ироничные комментарии по поводу ненадежных партнеров, которые отказались от помощи "Роскосмоса". Тогда казалось, что уж Россия-то, наследница богатого советского опыта успешных автоматических посадок полувековой давности, справится с этой задачей с легкостью. Ожидания не оправдались. Еще в 2013 году тогдашний глава "НПО Лавочкина" Виктор Хартов предупреждал, что учиться летать на Луну придется практически с нуля. Он оказался прав, "Луна-25", построенная в этом объединении, в августе 2023 года даже не приблизилась к успеху Chandrayaan-2 и не смогла перейти на траекторию посадки – столкнулась с поверхностью при переходе на посадочную орбиту. Причиной аварии стали ошибочные алгоритмы управления аппаратом, из-за которых двигатель проработал в полтора раза дольше.
Российский аппарат "Луна-25" привел к образованию на Луне нового кратера (на картинке справа)
Спустя два дня после аварии "Луны-25" Индия триумфально высадила на поверхность Луны Vikram-2 – "исправленную и дополненную" версию своего предыдущего космического аппарата. На Луне даже оказался небольшой луноходик Pagyan, который сумел собрать данные о лунном грунте и сфотографировать свой аппарат-доставщик. Правда, проработали аппараты недолго – всего один лунный день – и вышли из строя от ночных морозов.
Единственная космонавтика, у которой лунная программа развивается практически безупречно, оказалась китайской. Только Китай с первого раза сумел посадить тяжелый аппарат Chang’e 3 с луноходом на борту в 2013 году. Потом КНР смогла повторить успех в 2019-м, уже на обратной стороне Луны. А в 2020 году Китай сделал ещё один серьезный прорыв – смог вернуть на Землю автоматический аппарат Chang’e 5 с двумя килограммами лунного грунта. Китайский луноход до сих пор работает на обратной стороне Луны и передает данные через специально запущенный спутник-ретранслятор Queqiao. В 2024 году Китай попытается привезти на Землю лунный грунт из приполярья.
США же пока могут похвастаться успехами только в окололунном пространстве: у них уже более 10 лет вокруг Луны летает космический аппарат LRO, который фотографирует поверхность с высокой точностью. А в 2022 году NASA провела испытания космического корабля Orion, который должен в будущем доставлять астронавтов к Луне. Корабль пролетел за Луной и вернулся на Землю. В этом году у США ещё запланированы как минимум две попытки посадки на Луну, но после аварии Peregrine пилотируемый облёт перенесли на 2025 год. Высадку астронавтов на Луну отложили на 2026 год, но почти наверняка этот срок будет перенесен ещё не раз.
Если пытаться определить причины резко возросшего интереса мировой космонавтики к Луне, то здесь можно увидеть несколько частично пересекающихся процессов:
- развитие частной космонавтики в общем и лунной в частности, благодаря SpaceX, которая заметно снизила стоимость запуска в космос, и конкурсу Google Lunar XPRIZE;
- возросшие космические амбиции космических "новичков": Японии, Индии, Китая, ОАЭ… сюда же можно и отнести и Россию, а впереди ещё Южная Корея;
- усиливающееся политическое противостояние США и Китая, которое находит отражение и в космосе, включая Луну.
В некоторых случаях, государства отдают "покорение Луны" частникам на аутсорс, как ОАЭ и США, в других – решают задачи самостоятельно, Япония же пошла обоими путями. Для государств основным мотивом для достижения Луны остается престиж и внешнеполитическая конкуренция. Частные же компании обслуживают этот государственный интерес, попутно зарабатывая на дополнительных источниках вроде рекламных кампаний или "космических похорон". Вторичное значение для государств лунные запуски имеют в развитии космических технологий и привлечении новых разработчиков к амбициозным задачам в космосе.
Амерканский аппарат Peregrine был выведен в космос новейшей американской ракетой Vulcan. Ракета сработала нормально, но аппарат до Луны не добрался
В составе участников новой "лунной гонки" и кроются причины многочисленных отказов, которые мы сейчас наблюдаем практически в прямом эфире. Фактически технология лунных посадок – это "забытое древнее искусство", как строительство пирамид или скрипки Страдивари. Например, проблема с клапанами Peregrine практически полностью повторяет ситуацию конца 1960-х с американским аппаратом Surveyor 5, но тот смог сесть, а новый частник – нет. Аналоговая ламповая техника 60-х годов осталась только в музеях, а носители прежнего опыта либо на пенсии, либо ушли в историю вместе со своими космическими детищами. Если посчитать все лунные аварии последнего десятилетия, то их окажется меньше, чем только советские неудачи при достижения Луны. Между "Луной-3", которая совершила облёт естественного спутника Земли, и "Луной-9", которая совершила мягкую посадку, прошло 11 пусков ракет с лунными аппаратами, но становились "Лунами" только те, которые смогли покинуть околоземную орбиту. Опыт "Луны-4-5-6-7-8" – это иллюстрация долгого пути к успеху методом проб и ошибок. Современные примеры показывают, что достижение Луны по-прежнему непростая задача.
Камни, доставленные с Луны советской миссией "Луна-16" в 1970 году
Нынешняя цифровая электроника требует проработки с нуля всех алгоритмов работы в межпланетном пространстве и посадочных операций. Если взглянуть на современные отказы, то большинство из них, кроме Peregrine и SLIM, связаны либо с нестабильной работой электроники в бортовых компьютерах либо цифровых системах навигации и ориентации, либо с ошибками программирования. Большинство аварий произошло на завершающем этапе посадки, самом ответственном и скоротечном, где слишком высока цена даже небольшой ошибки. Успех пилотируемых полётов Apollo в 60–70-е заключался в людях-пилотах, которые брали на себя управление на этом этапе полёта. В то время человек был надежнее машины, и, как показывает практика, с тех пор ситуация мало изменилась. Впрочем, если электронные "мозги" испытаны, а алгоритмы написаны правильно, как у китайских аппаратов, то точность компьютеров оказывается выше.
Ещё один важный фактор, определяющий успехи прошлого века, китайский опыт и других участников гонки, – финансирование. У Индии космическая программа финансируется довольно скромно, "Роскосмос" постоянно сталкивался с недофинансированием и санкциями, все частные компании старались экономить то на космической электронике, то на наземных испытаниях. Китай же не скупился. Китайские луноходы оснащались дорогостоящими РИТЭГами для продления срока работы и обогрева в лунные ночи, а изотопы для них закупались в России. Специально для отработки технологии посадки там создали монструозный стенд, для испытания посадочных систем. Причём его сразу сделали "на вырост", и он пригодился и для подготовки посадки на Марс, и послужит для испытаний лунного пилотируемого корабля.
Остальные страны просто не могут себе позволить такие "космические" бюджеты на лунную программу, сделали ставку на цифровую имитацию сложных ситуаций и явно не смогли подготовиться полностью. Даже в США, где лунная программа Artemis в приоритете, а космические бюджеты больше, чем у всего остального мира, основное финансирование идет на пилотируемые проекты: сверхтяжелые ракеты SLS и Starship, корабль Orion, лунную станцию Gateway, а мелкие частники финансируются "на сдачу" – отдельную программу CLPS, с довольно скромным по американским меркам бюджетом: $2,6 млрд на 10 лет и для разных компаний.
Китайский луноход начинает работу на поверхности Луны
Насколько новое поколение техники и разработчиков подготовились к покорению Луны, можно будет судить по тому, как они проведут работу над ошибками. Индийцы смогли исправиться за 4 года, у Astrobotic запланирована ещё одна посадка в этом году, создатели Beresheet частично перешли к другому американскому частнику FireFly и тоже участвуют в CLPS, японцы в будущем надеются сотрудничать с индийцами, а Россия надеется на партнерство с Китаем.
Может быть, через несколько дней "воскреснет" японский SLIM, в следующем месяце ожидается ещё один частный запуск на Луну из США; к лету – китайский запуск за полярным реголитом; осенью – доставка лунохода США, а это значит, что освоение Луны продолжается.