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Primero y vigésimo quinto

El cuerpo celeste más cercano a nosotros y aparentemente bien estudiado, la Luna, todavía causa un gran interés científico. ¿Cómo apareció el hielo de agua en los polos y cómo es? ¿Es esto materia de cometas y asteroides capturados por "trampas frías"? ¿O es el resultado del vulcanismo cuando hace mucho tiempo se levantó agua de las profundidades de la luna? ¿Cuál es su composición isotópica? ¿Coincide con la terrenal y puede decir algo sobre cómo apareció el agua en nuestro planeta? ¿Y qué tan conveniente será usarlo para operar una base habitada o hacer combustible para cohetes? El polvo se eleva sobre la superficie de la luna, se registran concentraciones muy pequeñas de sustancias gaseosas, esto se llama exosfera. ¿Cómo funciona la exosfera de la luna, dependiendo de la hora del día,¿Cómo reacciona a los cambios de temperatura gigantescos entre el día y la noche? La estación Luna-25 tendrá que acercarse a la respuesta a estas preguntas, que pueden convertirse en la primera nave espacial en aterrizar en el Polo Sur y en la primera estación interplanetaria rusa en la Luna ya en el otoño de 2021. Bajo el corte, la historia del aparato y las entrevistas con Igor Mitrofanov, jefe del departamento de planetología nuclear del Instituto de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias de Rusia y uno de los líderes de la misión.


«-25» . , Sputnik /


Experimenta un conjunto complejo de sentimientos cuando descubre que la idea del proyecto, que ahora se llama Luna-25, nació en 1997. La fecha no es accidental: en noviembre de 1996, "Mars-96" no podía volar más allá de la órbita de la Tierra, y, probablemente, hubo discusiones en el entorno científico y técnico sobre qué dirección seguir. En 1998, se celebró en Moscú la tercera Conferencia Internacional sobre Exploración y Exploración de la Luna, en la que se presentó un proyecto de misión titulado "Globo de la Luna". En la versión original, una parte importante se tomó prestada de Mars-96; la prioridad de la misión era la investigación sísmica, que se suponía que se llevaría a cabo utilizando penetradores sumergidos debajo de la superficie. La misión fue muy ambiciosa, que también se parecía a "Mars-96".


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El dispositivo consistía en tres partes. En primer lugar, había un cassette a bordo con diez penetradores creados en base a los marcianos. Tuvo que separarse en aproximación, desenrollar y soltar penetradores en dos pasos, de modo que los primeros cinco se movieran lateralmente por unos 10 km, los 5 restantes por unos 5 km. Los penetradores sin frenar tuvieron que golpear la superficie a una velocidad de 2.5 km / s, sobrevivir a la sobrecarga de 100 mil "iguales" y luego trabajar durante un año, formando el llamado grupo sísmico de baja apertura o, en lenguaje simple, un sensor sísmico distribuido en el espacio.

En segundo lugar, había dos receptores sísmicos de banda ancha más a bordo con un programa de aterrizaje más cuidadoso: frenado a una altitud de 2 km a cero, aceleración en caída libre a ~ 80 m / sy una caída con una sobrecarga de no más de 500 "igual". Ubicados a una distancia no menor de 300 km entre sí en la región ecuatorial (se propusieron áreas de aterrizaje Apollon-11 y -12), los sismómetros funcionarían en la región "ventana" de menor atenuación de las vibraciones sísmicas.

El primer y el segundo conjunto de sensores permitirían determinar con alta precisión la profundidad del límite entre el núcleo y el manto inferior de la Luna, lo que podría responder a la pregunta sobre el origen de nuestro satélite. Por ejemplo, la hipótesis de colisión gigante requiere un núcleo muy pequeño o ninguno en absoluto.

Y finalmente, el kit incluía una estación de aterrizaje, cuyo propósito era el área de sombra en el polo sur y la búsqueda de hielo de agua allí. Su kit de herramientas incluía una cámara de televisión (búsqueda panorámica y de hielo), un detector de neutrones (búsqueda de agua en rocas), espectrómetros para determinar la composición de las rocas circundantes, un magnetómetro, una sonda con un termómetro y un acelerómetro para determinar la sobrecarga de aterrizaje.


Fuente

Pero después de que la prioridad del financiamiento era "Mars-96", la justicia exigió la redistribución de fondos a favor de la astrofísica. Así nació el programa Spectrum, según el cual el Spectrum-R voló en 2011 y el Spectrum-RG en 2019. La financiación para un programa de investigación del cuerpo celeste estaba disminuyendo. Y en el verano de 1998, cuando solo había un lugar, Luna-Glob perdió ante Phobos-Grunt.

En la sombra marciana


Solo ocho años después, en el programa espacial federal de 2006-2015, se asignaron fondos para el trabajo de desarrollo del proyecto Luna-Glob. El proyecto sufrió cambios, los penetradores fueron retirados o devueltos y, afortunadamente, las imágenes de buena calidad ya se han conservado de ese período.


Una variante de la estación de la presentación de 2006 , con antenas del tipo "canal de onda" y sin penetradores.

La principal sorpresa es el diseño del aparato de aterrizaje, que repitió el proyecto "E-6" hace cuarenta años (en ese momento).



Como en 1966, se suponía que la estación debía frenar utilizando la plataforma de aterrizaje y, a baja altitud y velocidad, restablecer el módulo de aterrizaje con cilindros inflados que absorben los golpes. Al saltar varias veces como una pelota y detenerse, el módulo soltaría la mitad de los cilindros, abriría los pétalos, lo que lo colocaría en la posición correcta, y se pondría a trabajar. Luny-9 y -13 funcionaron con baterías y se apagaron después de unos días terrestres, pero se desarrollaron RTG compactos para pequeñas estaciones autónomas similares Mars-96 , por lo que es imposible hablar sobre la duración estimada de la operación de la estación. Si tal aparato realmente se sentara en la luna en el siglo XXI, sería difícil no sentirse incómodo.

También es claramente visible que el proyecto se basó en el trabajo de Phobos-Grunt: se propuso utilizar motores, una computadora de a bordo, sensores de estrella y un sistema de energía eléctrica.



Grandes antenas en un vehículo en órbita: el experimento astrofísico LORD , en el que planearon estudiar los rayos cósmicos y los neutrinos de ultra alta energía.

En otra presentación , 2007, el aparato tiene antenas de claxon y penetradores claramente visibles.



Pero el concepto del "polígono lunar" se ve genial incluso ahora, es relevante, y quiero esperar que se realice de alguna forma. Porque, de hecho, implica la construcción de una base lunar automática distribuida que resuelve una amplia variedad de tareas.



La base es una plataforma de aterrizaje universal, capaz de entregar una variedad de cargas a la superficie: rovers lunares, vehículos de retorno, módulos científicos y de servicio. Una base completamente desarrollada plantearía la cuestión de si una persona necesita regresar a la luna y qué hacer allí además de reparar robots y selfies. Debido a que dicho campo de entrenamiento podría resolver todas las tareas urgentes de investigación y exploración de la Luna: el área de servicio en la práctica ganaría experiencia en la operación de tecnología en condiciones lunares, el área de proceso estudiaría los procesos de uso de recursos locales, construcción y suministro de materiales geológicos interesantes. En la zona científica, sería posible colocar telescopios de diferentes longitudes de onda, enviar rovers lunares para el reconocimiento y realizar investigaciones en la propia luna.

Para la historia, vale la pena señalar que la primera de las fechas de lanzamiento anunciadas para la estación se llamó 2012, pero con la posibilidad de lanzarse incluso antes, en 2010.

Colaboración y retrabajo


Desde la segunda mitad de la década de 2000, se trabajó simultáneamente para encontrar socios internacionales. Los japoneses tenían una gran experiencia con los penetradores, por lo que se consideró la idea de combinar Luna-Glob con la misión japonesa Lunar-A (finalmente se canceló en 2007). El interés de la India en la luna dio lugar a planes para proyectos conjuntos, con la idea de hacer del Luna Globe un rover lunar y colocarlo en el Indian Chandrayan-2, y luego instalar el rover lunar indio en una estación de aterrizaje rusa. Pero después del fracaso de Phobos-Grunt en 2011, la parte rusa quería posponer los plazos para 2015 para rediseñar la estructura, que no era adecuada para los indios.

Cambiado y diseño, en el "Boletín de la ONG que lleva el nombre Lavochkina ”№4 2010 puedes encontrar un modelo con un octaedro de paneles solares. Obviamente, la estación ya se suponía que era de larga duración.



Y en la región 2010-2011, aparece un diseño que no se puede distinguir del "metal" que se está implementando actualmente: los paneles solares se han movido al final de la estación, el manipulador es claramente visible.



Opción final


En 2013, se cambió el nombre de la estación, dando una mucho más exitosa, enfatizando la continuidad con el programa lunar soviético y sin ninguna asociación del "globo" - nombre "ataúd" "Luna-25". El proyecto se incluyó en el programa espacial federal 2016-2025, se asignó dinero y comenzó un trabajo mucho más activo. Por supuesto, hubo un cambio de horario, no tenían tiempo para 2019, y ahora, según las últimas noticias, la estación debería tomar un vuelo el 1 de octubre de 2021 con una fecha de reserva el 30 de octubre. La colaboración también ha comenzado con la Agencia Espacial Europea: en 2013, Roscosmos y la ESA acordaron que una cámara Pilot-D estaría en la Luna-25 para capturar el proceso de aterrizaje.

En la revista "Vestnik NPO im. Lavochkina ” No. 4 2016 presenta la apariencia, el resumen de peso y los componentes de la estación.







El plan de vuelo implica un vuelo a la luna con dos correcciones de trayectoria, una transición a una órbita lunar baja y un aterrizaje.





La tarea de aterrizar en el área del Polo Sur no cambió en todas las versiones. Como resultado, el área del cráter Boguslavsky fue elegida como la principal.


Boletín de la ONG que lleva el nombre Lavochkina №2 2017

Entrevista


Entrevista realizada por el corresponsal del portal N + 1.
N + 1: ¿No cambiará la fecha de lanzamiento?

Igor Mitrofanov: Sí, será el 1 de octubre de 2021, y tenemos una segunda fecha de reserva el 30 de octubre de 2021. Determinamos esta fecha hace un año o seis meses. La fecha se acordó con la ONG Lavochkin, y está determinada tanto por las condiciones del vuelo como por las capacidades de la masa de la nave espacial.

Conociendo todos los problemas que tenemos, puedo argumentar que esta fecha es definitiva. Antes, la situación cambiaba mucho, había muchos problemas, es suficiente para llamar a las sanciones, por lo que algunos sistemas tuvieron que volver a desarrollarse. Ahora ya hemos alcanzado el nivel de preparación que nos permite llamar a esta fecha final.

No se puede volar a la luna en ningún momento, también hay ventanas allí, como para las expediciones a Marte.

El hecho es que la nave espacial en realidad tiene una masa límite que podemos poner a bordo, y dado que la misión es polar, la cantidad de combustible que podemos llevar no nos permite volar todos los días. Debemos elegir el momento en que la Luna y la Tierra se ubican de manera bastante favorable entre sí, cuando podemos tomar el máximo suministro de combustible para ingresar a la órbita polar, hacer las correcciones necesarias en esta órbita y aterrizar.

Cada año hay varias fechas en las que es conveniente realizar dicho vuelo. Revolución lunar: aproximadamente un mes, aproximadamente 12 revoluciones por año. Puede volar a partir del verano, pero solo en el límite de la reserva de combustible que tenemos, y el 1 de octubre es una fecha conveniente cuando tenemos la reserva de combustible máxima.
Otra limitación importante: debemos volar antes de que llegue la noche de luna. Los días lunares duran unos 28 días, de los cuales aproximadamente la mitad son horas de luz. No es conveniente volar desde una mañana lunar según las condiciones balísticas, por lo que resulta que tenemos fechas convenientes que vienen una vez al mes, y en algún lugar, en un día lunar, el aterrizaje será tarde en la mañana, es decir, más cerca del mediodía. Nos quedaremos hasta la noche de luna durante aproximadamente una semana.

Tienes dos sitios de aterrizaje, ¿cuándo elegirás exactamente dónde volarás?

Esto no va a cambiar. El área principal de aterrizaje es la zona que está más cerca del ecuador en relación con el cráter Boguslavsky, y la decisión de aterrizar en esta área se tomará cuando ya estemos volando. Si ocurre una emergencia, llevará algún tiempo resolver algún problema, cuando el dispositivo esté en una órbita lunar, extrañaremos a Boguslavsky y, en unos días, cuando se resuelva el problema, aterrizaremos en un área libre, cerca del cráter Manzini.


El área de aterrizaje principal es el número 11, el área de repuesto es el área de los números 2 y 3. La intensidad del color es la cantidad de agua en el suelo. Imagen de IKI RAS

Dado que este es nuestro primer aterrizaje, y este aterrizaje será incontrolable, la precisión estará determinada solo por la ruta. El dispositivo no podrá maniobrar ni cambiar el lugar de contacto. La elipse calculada resultó ser bastante grande: 15 por 30 kilómetros, por lo que elegimos principalmente el área en función de consideraciones de ingeniería para que no hubiera grandes pendientes, grandes rocas.

Solo el próximo vehículo, Luna-27, podrá maniobrar durante el aterrizaje, y la precisión del aterrizaje de Luna-25 estará determinada solo por cuán bien conozcamos su trayectoria en órbita, el impulso de frenado, y luego volaremos solo maniobrando en altura. El dispositivo no podrá maniobrar en la coordenada horizontal.

¿Está lista la copia de vuelo del dispositivo?

El esta siendo creado. Ahora estamos en la etapa de inicio del ensamblaje de la aeronave, a pesar del hecho de que muchas pruebas importantes de diseños ya han pasado, lo que permitió verificar la calidad de los sistemas individuales. Casi todo el equipo científico de vuelo ha sido entregado a la Asociación de Producción Científica Lavochkin, solo quedan tres dispositivos que debemos suministrar en mayo-junio, ahora su integración está en marcha y se están probando sistemas separados en paralelo con la integración.

Las pruebas complejas, cuando se pruebe todo el conjunto, se realizarán en el invierno de 2020-2021 y en la primavera de 2021. La instancia de vuelo debería estar lista para su lanzamiento a principios del verano de 2021. El lanzamiento será desde el puerto espacial Vostochny en el vehículo de lanzamiento Soyuz.

¿Participan los europeos en el proyecto?

Dado que la Agencia Espacial Europea participa en la próxima sonda lunar “Luna-27”, están desarrollando sistemas para aterrizaje controlado de alta precisión, a pedido de ellos instalamos a bordo una cámara de televisión similar a la que funcionará en el próximo dispositivo, de modo que de acuerdo con la imagen de la superficie realizar maniobras activas al aterrizar. Esta cámara ayudará a apuntar con mayor precisión o, si está claro que estamos sentados en una pendiente empinada o un adoquín grande, para realizar una maniobra de evasión. Y la cámara, que debería funcionar en la 27ª "Luna", recibirá la primera experiencia de vuelo en la "Luna-25". Ella no controlará el aterrizaje, capturará la imagen de la superficie. Es cierto que no transmitirá una imagen en vivo; para esto, se necesita un repetidor orbital.

Cuando nos sentamos, si todo va bien, estableceremos un canal de radio, y a través de este canal transmitiremos una grabación del momento del aterrizaje. Los europeos de esta imagen resolverán sus algoritmos de procesamiento de imágenes, generación de señales.

¿Cuánto tiempo vivirá la unidad?

Año. Tiene dos tareas tecnológicas: sentarse con éxito y sobrevivir a la noche de luna. El programa científico para la primera lunación es muy limitado, para nosotros lo principal es preparar el dispositivo para la noche. Esto sigue siendo los polos. No hay una diferencia fundamental con el ecuador, pero el sol está más bajo, los amaneceres más tarde, la noche de luna es un poco más larga.

Nos prepararemos para la noche iluminada por la luna, y lo principal es sobrevivir bien, de modo que en la mañana nos "despertemos" de manera eficiente, de modo que podamos trabajar todo el día para la ciencia. Rigit proporcionará durante la noche - fuentes de energía radioisotópicas a bordo, sin ellas no se puede sobrevivir a una noche de luna.

¿Cuántos instrumentos científicos habrá a bordo?

No puedo decir definitivamente qué dispositivos permanecerán a bordo. El hecho es que hemos excedido la masa. El exceso es muy pequeño, del orden de varios kilogramos, pero este es un problema que queda por resolver.

Acordamos con la ONG Lavochkin que cuando tenga lugar el pesaje final del aparato, no una estimación basada en los dibujos, sino la masa real, teniendo en cuenta los cables, conectores, todo tipo de detalles, determinaremos qué dispositivos vuelan. Es necesario pesar el aparato real, con una masa tan grande, varias toneladas, el error puede estar dentro de unos pocos kilogramos.

Ahora todos los dispositivos están listos, todos los dispositivos pueden volar, pero cuando ocurre tal medición, y con los tanques llenos, podemos volar; finalmente entenderemos después de eso, tal vez tendremos que separarnos de alguna parte de la carga útil.

Pero es importante tener en cuenta que el Luna-27 volará a continuación, y todos los dispositivos que no pueden volar el Luna-25 volarán en él.

¿Qué tareas científicas resolverá la misión?

Tenemos dos tareas principales. El primero es el estudio del regolito polar lunar, porque entendemos que es diferente, diferente de lo que estudiamos y trajimos en el siglo XX, porque hay compuestos volátiles en este regolito polar, incluido el agua. Y el segundo es el estudio de la exosfera lunar.

A bordo hay dos dispositivos que estudiarán este regolito basándose en mediciones remotas y contacto directo.

Este es el dispositivo ADRON-LR , que irradiará la superficie con neutrones, y mediante el albedo de neutrones juzgaremos cuál es la composición química y la cantidad de hielo de agua.

El segundo dispositivo es LIS, un espectrómetro infrarrojo lunar para ser montado en un manipulador. Este es un dispositivo con un campo de visión estrecho que analizará el espectro de la radiación infrarroja reflejada. Dado que el agua y el hidroxilo dejan ciertas líneas espectrales en el rango infrarrojo, al registrar estas líneas será posible estimar el contenido de agua en la sustancia a la que apunta la lente de este dispositivo.

Además, el dispositivo LASMA estudiará el regolito.pero por métodos de contacto. El manipulador eliminará la capa superior del suelo junto al sitio de aterrizaje, para eliminar los contaminantes que surgen del funcionamiento de los motores, y luego tomará aproximadamente una docena de muestras. Se cargarán en el dispositivo LASMA, donde el láser vaporizará esta sustancia. El gas se examinará utilizando un espectrómetro de masas, y a partir de las líneas podemos determinar la composición química del regolito.

Estos son tres dispositivos que estudiarán la materia lunar, y también habrá dispositivos diseñados para estudiar la exosfera, la capa de gas extremadamente enrarecida de la luna. Se compone de un componente de plasma, un componente neutro y un componente de polvo. Dispositivo ARIESregistrará iones secundarios y átomos neutros que el flujo del viento solar elimina del regolito, y el dispositivo PML estudiará la composición y la dinámica del polvo lunar y los campos eléctricos en las proximidades del lugar de aterrizaje.
Esta es una tarea muy interesante: estudiar cómo cambia el comportamiento de los átomos e iones durante un día lunar, cómo el polvo de la luna levita en los campos eléctricos inducidos por la radiación solar ultravioleta. La exosfera lunar se ha estudiado durante mucho tiempo, en particular, fue estudiada por el aparato estadounidense LADEE, pero observaremos su comportamiento en las proximidades del polo, podemos ver efectos que no se observaron en las zonas ecuatoriales.

Material preparado para el portal N + 1 , publicado en la edición original.

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