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Primeiro e vigésimo quinto

O corpo celeste mais próximo de nós e aparentemente bem estudado, a Lua, ainda causa sério interesse científico. Como o gelo da água apareceu nos pólos e como é? Isso é coisa de cometas e asteróides capturados por "armadilhas frias"? Ou é o resultado do vulcanismo quando, há muito tempo, a água foi levantada das profundezas da lua? Qual é a sua composição isotópica - ela coincide com a terrestre e pode dizer algo sobre como a água apareceu em nosso planeta? E quão conveniente será usá-lo para operar uma base habitada ou produzir combustível de foguete? A poeira sobe acima da superfície da lua, são registradas concentrações muito pequenas de substâncias gasosas - isso é chamado de exosfera. Como a exosfera da lua, dependendo da hora do dia,Como ele reage às mudanças gigantescas de temperatura entre dia e noite? A estação Luna-25 terá que se aproximar da resposta a essas perguntas, que podem se tornar a primeira espaçonave a pousar no Pólo Sul e a primeira estação interplanetária russa na Lua já no outono de 2021. Sob o corte, a história do aparato e entrevistas com Igor Mitrofanov, chefe do departamento de planetologia nuclear do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências e um dos líderes da missão.


«-25» . , Sputnik /


Você experimenta um conjunto complexo de sentimentos ao descobrir que a idéia do projeto, que agora é chamada Luna-25, nasceu em 1997. A data não é acidental - em novembro de 1996, "Mars-96" não podia voar além da órbita da Terra e, provavelmente, estavam em andamento no ambiente científico e técnico sobre qual direção seguir. Em 1998, foi realizada a terceira Conferência Internacional sobre Exploração e Exploração da Lua, em Moscou, na qual foi apresentado um projeto de missão intitulado “Globo da Lua”. Na versão original, uma parte significativa foi emprestada de Mars-96 - a prioridade da missão era a pesquisa sísmica, que deveria ser realizada usando penetradores submersos sob a superfície. A missão era muito ambiciosa, que também lembrava "Mars-96".


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O dispositivo deveria consistir em três partes. Primeiro, havia uma fita a bordo com dez penetradores criados com base nos de Marte. Ele teve que ser separado na aproximação, desenrolar e soltar os penetradores em duas etapas, de modo que os cinco primeiros se movessem para os lados cerca de 10 km, e os 5 restantes, cerca de 5 km. Os penetradores sem frenagem tiveram que atingir a superfície a uma velocidade de 2,5 km / s, sobreviver à sobrecarga de 100 mil “iguais” e depois trabalhar por um ano, formando o chamado grupo sísmico de baixa abertura ou, em linguagem simples, um sensor sísmico distribuído no espaço.

Em segundo lugar, havia mais dois receptores sísmicos de banda larga a bordo com um programa de pouso mais cuidadoso - travando a uma altitude de 2 km a zero, aceleração em queda livre a ~ 80 m / se uma queda com uma sobrecarga não superior a 500 "iguais". Localizados a menos de 300 km um do outro na região equatorial (áreas de pouso Apollon-11 e -12 foram propostas), os sismômetros funcionariam na região da “janela”, com menor atenuação das vibrações sísmicas.

O primeiro e o segundo conjuntos de sensores permitiriam determinar com alta precisão a profundidade do limite entre o núcleo e o manto inferior da Lua, o que poderia responder à pergunta sobre a origem do nosso satélite. Por exemplo, a hipótese de colisão gigante requer um núcleo muito pequeno ou nenhum.

E, finalmente, o kit incluía uma estação de pouso, cujo objetivo era a área de sombra no pólo sul e a busca por gelo d'água ali. Seu kit de ferramentas incluía uma câmera de TV (pesquisa panorâmica e de gelo), um detector de nêutrons (pesquisa de água nas rochas), espectrômetros para determinar a composição das rochas circundantes, um magnetômetro, uma sonda com termômetro e um acelerômetro para determinar a sobrecarga durante o pouso.


Fonte

Mas depois que a prioridade do financiamento foi “Mars-96”, a justiça exigiu a redistribuição de fundos em favor da astrofísica. Assim, nasceu o programa Spectrum, segundo o qual o Spectrum-R voou em 2011 e o Spectrum-RG em 2019. O financiamento para um programa de pesquisa do corpo celeste estava em declínio. E no verão de 1998, quando havia apenas um lugar, Luna-Glob perdeu para Phobos-Grunt.

À sombra marciana


Apenas oito anos depois, no programa espacial federal de 2006-2015, os fundos foram alocados para o trabalho de desenvolvimento do projeto Luna-Glob. O projeto passou por mudanças, os penetradores foram removidos ou devolvidos e, felizmente, imagens de boa qualidade já foram preservadas desse período.


Uma variante da estação da apresentação de 2006 , com antenas do tipo “canal de ondas” e sem penetradores

A principal surpresa é o design do aparelho de pouso, repetindo o projeto “E-6” há quarenta anos (na época).



Como em 1966, a estação deveria frear usando o estágio de pouso e, em baixa altitude e velocidade, redefinir o módulo de pouso com cilindros de absorção de choque inflados. Tendo pulado várias vezes como uma bola e parado, o módulo largava metade dos cilindros, abria as pétalas, o que colocava na posição correta e começava a trabalhar. Luny-9 e -13 operavam com baterias e desligavam-se após alguns dias terrestres, mas RTGs compactos foram desenvolvidos para pequenas estações autônomas semelhantes Mars-96 , por isso é impossível falar com confiança sobre a duração estimada da estação. Se um aparelho desse tipo realmente estivesse na lua no século 21, seria difícil não se sentir estranho.

Também é claramente visível que o projeto foi baseado nos desenvolvimentos do Phobos-Grunt - foi proposto o uso de motores, um computador de bordo, sensores estelares e um sistema de energia elétrica.



Antenas grandes em um veículo em órbita - o experimento astrofísico do Senhor , no qual planejavam estudar raios cósmicos e neutrinos de energia ultra alta.

Em outra apresentação , 2007, o aparelho possui antenas de chifre e penetradores claramente visíveis.



Mas o conceito de "polígono lunar" parece ótimo até agora, é relevante, e eu espero que seja realizado de alguma forma. Porque, de fato, envolve a construção de uma base lunar automática distribuída que resolve uma grande variedade de tarefas.



A base é um estágio de pouso universal, capaz de entregar uma variedade de cargas para a superfície: vagabundos da lua, veículos de retorno, módulos científicos e de serviço. Uma base totalmente desenvolvida levantaria a questão de saber se uma pessoa precisa retornar à lua e o que fazer lá, além de servir a robôs e selfies. Como esse campo de treinamento poderia resolver todas as tarefas urgentes de pesquisa e exploração da Lua: a área de serviço na prática ganharia experiência na operação de tecnologia em condições lunares, a área de processo estudaria os processos de uso de recursos locais, construção e fornecimento de materiais geológicos interessantes. Na zona científica, seria possível colocar telescópios de diferentes comprimentos de onda, enviar veículos lunares para reconhecimento e realizar pesquisas na própria lua.

Para a história, vale a pena notar que a primeira das datas de lançamento anunciadas para a estação foi denominada 2012, mas com a possibilidade de lançamento ainda mais cedo, em 2010.

Colaboração e retrabalho


Desde a segunda metade da década de 2000, foram realizados trabalhos simultaneamente para encontrar parceiros internacionais. Como os japoneses tinham uma grande experiência com penetradores, considerou-se a idéia de combinar Luna-Glob com a missão japonesa Lunar-A (como resultado foi cancelado em 2007). O interesse da Índia na Lua deu origem a planos para projetos conjuntos, com a idéia de transformar o Luna Globe em um veículo espacial lunar e colocá-lo no indiano Chandrayan-2, e posteriormente montar o veículo espacial indiano na estação de pouso russa. Mas após o fracasso da Phobos-Grunt em 2011, o lado russo quis adiar os prazos para 2015 para a alteração da estrutura, o que não era adequado para os índios.

Mudança e layout, no “Boletim da ONG em homenagem a Lavochkina ”№4 2010, você pode encontrar um modelo com um octaedro a partir de painéis solares. Obviamente, a estação já era considerada de longa duração.



E na região 2010-2011, parece um design indistinguível do “metal” atualmente em implementação: os painéis solares foram movidos para o final da estação, o manipulador é claramente visível.



Opção final


Em 2013, a estação foi renomeada, dando muito mais sucesso, enfatizando a continuidade com o programa lunar soviético e sem nenhuma associação do “globo” - nome do “caixão” “Luna-25”. O projeto foi incluído no programa espacial federal 2016-2025, o dinheiro foi alocado e um trabalho muito mais ativo começou. É claro que houve uma mudança de horário, eles não tinham tempo até 2019 e, agora, de acordo com as últimas notícias, a estação deveria embarcar em um vôo em 1º de outubro de 2021 com uma data de reserva em 30 de outubro. A colaboração também começou com a Agência Espacial Européia - em 2013, Roscosmos e ESA concordaram que uma câmera Pilot-D estaria na Lua-25 para capturar o processo de pouso.

Na revista “Vestnik NPO im. Lavochkina ” No. 4 2016 apresenta a aparência, resumo de peso e componentes da estação.







O plano de vôo envolve um vôo para a lua com duas correções de trajetória, uma transição para uma órbita lunar baixa e aterrissagem.





A tarefa de aterrissar na área do Polo Sul permaneceu inalterada em todas as versões. Como resultado, a área da cratera de Boguslavsky foi escolhida como a principal.


Boletim da ONG em homenagem a Lavochkina №2 2017

Entrevista


Entrevista realizada pelo correspondente do portal N + 1.
N + 1: a data de lançamento não será alterada?

Igor Mitrofanov: Sim, será em 1º de outubro de 2021 e temos uma segunda data de reserva em 30 de outubro de 2021. Determinamos essa data há um ano ou seis meses atrás. A data é acordada com a ONG Lavochkin e é determinada pelas condições do voo e pelas capacidades da massa da espaçonave.

Conhecendo todos os problemas que temos, posso argumentar que esta data é final. Antes, a situação mudava muito, havia muitos problemas, basta chamar as sanções, por causa das quais alguns sistemas realmente precisavam ser re-desenvolvidos. Agora já alcançamos o nível de prontidão que nos permite chamar essa data de final.

Você não pode voar para a lua a qualquer momento, também há janelas, como nas expedições a Marte?

O fato é que a espaçonave realmente tem uma massa limite que podemos colocar a bordo e, como a missão é polar, a quantidade de combustível que podemos levar não nos permite voar todos os dias. Devemos escolher o momento em que a Lua e a Terra estão localizadas de maneira bastante favorável uma em relação à outra, quando podemos levar o suprimento máximo de combustível para entrar na órbita polar, fazer as correções necessárias nessa órbita e em terra.

A cada ano, há várias datas em que esse voo é conveniente para a realização. Revolução lunar - cerca de um mês, cerca de 12 revoluções por ano. Você pode voar a partir do verão, mas apenas no limite da reserva de combustível que possuímos, e 1º de outubro é uma data conveniente em que temos a reserva máxima de combustível.
Outra limitação importante: devemos voar antes que a noite enluarada chegue. Os dias lunares duram cerca de 28 dias, dos quais cerca da metade são horas de luz do dia. Não é conveniente voar a partir de uma manhã lunar de acordo com as condições balísticas, por isso, temos datas convenientes uma vez por mês e, em algum lugar, em um dia lunar, o pouso será tarde da manhã, ou seja, mais perto do meio-dia. Ficaremos até a noite de luar por cerca de uma semana.

Você tem dois locais de pouso, quando escolherá exatamente para onde voará?

Isso não vai mudar. A principal área de pouso é a zona mais próxima do equador em relação à cratera de Boguslavsky, e a decisão de pousar nessa área será tomada quando já estivermos voando. Se ocorrer uma emergência, levará tempo para resolver algum problema, quando o dispositivo estiver em órbita lunar, sentiremos falta de Boguslavsky e, em alguns dias - quando o problema for resolvido, pousaremos na área de reserva, nas proximidades da Cratera Manzini.


A área principal de pouso é o número 11, a área livre é a área dos números 2 e 3. Intensidade da cor é a quantidade de água no solo. Imagem de IKI RAS

Como este é nosso primeiro pouso, e esse pouso será incontrolável, a precisão será determinada apenas pelo caminho. O dispositivo não poderá manobrar e alterar o local de contato. A elipse calculada era bastante grande - 15 por 30 quilômetros, por isso escolhemos a área principalmente com base em considerações de engenharia, para que não houvesse grandes declives, grandes pedregulhos.

Somente o próximo veículo, Luna-27, pode manobrar durante o pouso, e a precisão do pouso Luna-25 será determinada apenas pelo quão bem conhecemos sua trajetória em órbita, o momento da frenagem e, em seguida, apenas voaremos manobrando em altura. O dispositivo não poderá manobrar na coordenada horizontal.

A cópia de vôo do dispositivo está pronta?

Ele está sendo criado. Estamos agora no estágio de montagem da aeronave, apesar de muitos testes importantes de layouts já terem sido aprovados, o que possibilitou verificar a qualidade dos sistemas individuais. Quase todo o equipamento científico de voo foi entregue à Associação de Produção Científica de Lavochkin, restam apenas três dispositivos que devemos fornecer em maio-junho, agora sua integração está em andamento e sistemas separados estão sendo testados em paralelo com a integração.

Testes complexos, quando toda a montagem for testada, serão realizados no inverno de 2020-2021 e na primavera de 2021. A instância de voo deve estar pronta para lançamento no início do verão de 2021. O lançamento será do espaçoporto Vostochny, no veículo de lançamento da Soyuz.

Os europeus participam do projeto?

Como a Agência Espacial Européia está participando da próxima sonda lunar "Luna-27" - eles estão desenvolvendo sistemas para pouso controlado de alta precisão, a pedido deles, instalamos uma câmera de televisão semelhante à que funcionará no próximo dispositivo - de acordo com a imagem da superfície realizar manobras ativas no pouso. Esta câmera ajudará a mirar com mais precisão ou, se estiver claro que estamos sentados em uma ladeira íngreme ou em uma grande calçada, para realizar uma manobra de evasão. E a câmera, que deve funcionar na 27ª "Lua", receberá a primeira experiência de vôo na "Lua-25". Ela não controlará o pouso, capturará a imagem da superfície. É verdade que ele não transmitirá uma imagem ao vivo - para isso, é necessário um repetidor orbital.

Quando nos sentamos, se tudo correr bem, estabeleceremos um canal de rádio e, por esse canal, transmitiremos uma gravação do momento do pouso. Os europeus desta imagem elaborarão seus algoritmos de processamento de imagem, geração de sinal.

Quanto tempo a unidade permanecerá?

Ano. Ele tem duas tarefas tecnológicas: sentar com sucesso e sobreviver à noite de luar. O programa científico para a primeira lunação é muito limitado, para nós o principal é preparar o dispositivo para a noite. Ainda são os pólos. Não há diferença fundamental com o equador, mas o sol é mais baixo, o nascer do sol depois, a noite de luar é um pouco mais longa.

Vamos nos preparar para a noite enluarada, e o principal é sobreviver bem, para que, de manhã, “acordemos” com eficiência, para que possamos trabalhar o período inteiro do dia para a ciência. O Rigit fornecerá fontes de energia radioisótopas da noite para o dia a dia, sem elas você não poderá sobreviver a uma noite de luar.

Quantos instrumentos científicos estarão a bordo?

Não sei dizer definitivamente quais dispositivos permanecerão a bordo. O fato é que superamos a massa. O excesso é muito pequeno, da ordem de vários quilos, mas esse é um problema que ainda precisa ser resolvido.

Concordamos com a ONG Lavochkin que, quando ocorrer a pesagem final do aparelho - não uma estimativa baseada nos desenhos, mas a massa real, levando em consideração os cabos, conectores e todos os tipos de detalhes, determinaremos quais dispositivos voam. É necessário pesar o aparato real, com uma massa tão grande - várias toneladas - o erro pode estar dentro de alguns quilogramas.

Agora todos os dispositivos estão prontos, todos os dispositivos podem voar, mas quando essa medição ocorre, e com tanques cheios, podemos voar - finalmente entenderemos depois disso, talvez precisemos nos separar de parte da carga útil.

Mas é importante notar que o Luna-27 voará a seguir e todos os dispositivos que não puderem voar o Luna-25 voarão nele.

Que tarefas científicas a missão resolverá?

Temos duas tarefas principais. O primeiro é o estudo do regolito polar lunar, porque entendemos que é diferente, diferente do que estudamos e trouxemos no século XX, porque existem compostos voláteis, incluindo a água, nesse regolito polar. E o segundo é o estudo da exosfera lunar.

A bordo, existem dois dispositivos que estudarão esse regolito com base em medições remotas e contato direto.

Esse é o dispositivo ADRON-LR , que irradiará a superfície com nêutrons e, pelo nêutron albedo, julgaremos que tipo de composição química existe e quanto gelo de água.

O segundo dispositivo é LIS, um espectrômetro infravermelho lunar para ser montado em um manipulador. Este é um dispositivo com um campo de visão estreito que analisará o espectro da radiação infravermelha refletida. Como a água e o hidroxil deixam certas linhas espectrais na faixa de infravermelho, ao registrar essas linhas, será possível estimar o conteúdo de água na substância em que as lentes deste dispositivo são direcionadas.

Além disso, o dispositivo LASMA estudará o regolitomas pelos métodos de contato. O manipulador removerá o solo próximo ao local de aterrissagem - para remover os contaminantes que surgem da operação dos motores e, em seguida, coletará cerca de uma dúzia de amostras. Eles serão carregados no dispositivo LASMA, onde o laser vaporizará essa substância. O gás será examinado usando um espectrômetro de massa e, a partir das linhas, podemos determinar a composição química do regolito.

Esses são três dispositivos que estudarão a matéria lunar, e também haverá dispositivos projetados para estudar a exosfera - a concha de gás extremamente rarefeita da lua. Consiste em um componente de plasma, um componente neutro e um componente de poeira. Dispositivo ARIESregistrará íons secundários e átomos neutros que o fluxo de vento solar retira do regolito, e o dispositivo PML estudará a composição e dinâmica da poeira da lua e dos campos elétricos nas proximidades do local de pouso.
Essa é uma tarefa muito interessante - estudar como o comportamento de átomos e íons muda durante um dia lunar, como a poeira da lua levita em campos elétricos induzidos pela radiação solar ultravioleta. A exosfera lunar é estudada há muito tempo, em particular, foi estudada pelo aparelho americano LADEE, mas observaremos seu comportamento na vizinhança do pólo, podemos ver efeitos que não foram observados nas zonas equatoriais.

Material preparado para o portal N + 1 , publicado na edição original.

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