Андрей Геращенко: Луна-25. Лунная космическая гонка нашего века только начинается.

Андрей Геращенко: Луна-25. Лунная космическая гонка нашего века только начинается. 21.08.2023 15:06

11 августа 2023 года с космодрома Восточный успешно стартовала ракета-носитель «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» и автоматической станцией «Луна-25».

«Союз-2» - это целое семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, которые разработаны и производятся РКЦ «Прогресс» в Самаре и носят рабочее название «Русь». Есть и двухступенчатая ракета – «Союз 2.1» лёгкого класса. При этом все ракеты данного семейства являются результатом глубокой модернизации ракеты-носителя «Союз-У» (разработана на основе модернизации ракеты-носителя «Союз» в 1973 году).

Данные ракеты-носители имеют высокую степень надёжности, так как шла их постоянная доводка и доработка в течение десятилетий. Всё это ракеты постоянно совершенствовались, в том числе на основании результатов их пусков. Тем не менее, отдельные конструкторские и инженерные проблемы остаются.

Особенностью ракеты-носителя «Союз-2.1б» является использование в качестве третей ступени двигателя РД-0124 (разработка КБ Химавтоматики), который характеризуется повышенным удельным импульсом, а также улучшенной управляемостью за счёт возможности менять вектор тяги основных камер и рядом других особенностей. Двигатель использует вместо керосина Т-1 керосин РГ-1 «нафтил». Данная ракета может применяться как самостоятельно, так и с разгонным блоком «Фрегат», как в случае с запуском станции «Луна-25». Ракета «Союз 2.1б» несколько проще, чем «Союз 2.а», но более материалоёмкая и, что более существенно, новый двигатель не имеет столь убедительную статистику успешных пусков, как его предшественники, поэтому пока не применялся для пилотируемых полётов.

Вместе с тем успешный пуск ракеты «Союз 2.1б» 11 августа 2023 года с выведением в космос «Луны-25» продемонстрировал высокую надёжность данного носителя.

Теперь несколько слов о разгонном блоке «Фрегат». Он был разработан в 90-х годах ХХ века НПО Лавочкина. Блок может использоваться в составе ракет-носителей среднего и тяжёлого класса – помимо семейства «Союз-2» он может работать с ракетами «Союз-ФГ», «Зенит» и «Ангара» в качестве дополнительной ступени. «Фрегат» создан на базе двигателя автоматической межпланетной станции «Фобос» (серия станций марсианской программы). Этот разгонный блок может выводить космические аппараты на околоземные орбиты и межпланетные траектории. Изначально разработанный для длительного полёта на Марс «Фрегат» прекрасно подошёл и для полёта на более близкую Луну. Это, кстати, единственный в мире разгонный блок, способный выводить аппараты на 3 и более орбиты за один пуск. Помимо базовой версии есть несколько его модификаций. К настоящему времени осуществлено более 100 космических запусков с использованием разгонного блока «Фрегат» и все они были успешными.

Сама станция «Луна-25», как и «Фрегат», создана в НПО имени Лавочкина, где проектировались и создавались все советские, а затем и российские автоматические космические станции (АКС). Станция «Луна-25» весит 1 750 кг, оснащена собственными двигателями, солнечными батареями, аккумуляторами, антеннами, блоками управления, разнообразными датчиками. Есть радиоизотопный термоэлектрический генератор.

Научное оборудование станции создано ИКИ РАН. Это лунный манипулятор (рука-ковш с устройством для забора грунта), который отправляет забранные пробы в лазерный ионизационный масс-спектрометр, инфракрасный спектрометр и прибор «Адрон-ЛР», который стреляет пучком нейтронов на глубину до 1 метра и определяет химический состав.

Всё это оборудование российское и. что важно, новое, недавно разработанное.

Местом посадки был выбран южный полюс Луны, на который ранее никто не прилунялся – обычно выбирали более удобные экваториальные районы спутника Земли.

Целями миссии «Луны-25» является возобновление отечественной лунной программы, поиск остатков воды и начало программы для постройки в будущем обитаемой лунной станции (предположительно вместе с КНР).

Разгонный блок «Фрегат» отделился штатно и отправился к Луне, при этом дважды скорректировав траекторию, вышел на окололунную орбиту высотой в 100 км. «Луна-25» передала первые снимки. Началось торможение, целью которого было снижение до высоты 18 км., выход на предпосадочную эллиптическую орбиту и последующее прилунение в районе южного полюса, алгоритм которого был отработан ещё в 1970-е годы в СССР.

К сожалению, согласно сообщению пресс-службы Роскосмоса, 19 августа 2023 года связь со станцией была потеряна непосредственно перед прилунением: «По результатам предварительного анализа, в связи с отклонением фактических параметров импульса от расчетных КА «Луна-25» перешёл на нерасчетную орбиту и прекратил свое существование в результате столкновения с поверхностью Луны». По мнению специалистов, торможение было большим, чем это требовалось, в результате чего станция не прилунилась, а упала, разбившись о лунную поверхность. Впрочем, это пока предварительные оценки.

По мнению академика РАН, конструктора ракетного двигателя РД-180 Бориса Каторгина есть два варианта возникшей нештатной ситуации: «Первый — ошибка в программе, в команде, которую дали на спуск. Ее дали не в тот момент, когда нужно. То есть произошел сбой в программе. Второе: техническая неисправность в тормозных двигателях, но в это я мало верю. Я больше склоняюсь к тому, что это ошибка в программе, в управлении». 

Конечно, это весьма неприятный факт, но космонавтика – это не лёгкая прогулка по парку,  а полная неожиданностей и вызовов научная, конструкторская и инженерная сфера. Да, не удалось реализовать миссию в полной мере, но, что важно, фактически возобновлена отечественная лунная программа, дан большой толчок развитию космических технологий. Многие забывают, что для того, например, чтобы создать тот же лунный манипулятор, работали сотни людей и оттачивались новые технологии. Это только в представлении обывателя такой манипулятор создаёт едва ли не в одиночку некий современный Кулибин. К тому же полностью сформирована производственная цепочка по созданию космической станции – а это технологии, разработки и большой шаг вперёд. Даже любой гоночный автомобиль может потерпеть крушение или поломаться на трассе, а здесь речь идёт о космосе. Но ведь гоночный автомобиль нужно создать. А создать космический аппарат намного сложнее – тут совсем другие требования к технологиям и совсем другие, куда более агрессивные условия окружающей среды.

Именно поэтому, несмотря на гибель станции, Россия идёт верным курсом, продолжая традиции ещё советской космонавтики. У нас есть всё – разработки, производственная цепочка и, самая главное, серьёзный потенциал, нацеленный на будущее. А ошибки и нештатные ситуации всегда были, есть и будут. Нужно всё проанализировать и учесть при следующем запуске «Луны-2026», который планируется в 2027 году – дорогу осилит идущий, а всё отладить можно только на практике.

В этом нас убеждает и богатый советский опыт изучения Луны. 

Получив определённый опыт после запуска первых искусственных спутников земли, советский главный конструктор С.П.Королёв приступает и к осуществлению ещё более дерзкого проекта – он стремится достичь Луны. 2 января 1959 года с космодрома «Байконур» стартовала РН «Восток-Л», которая вывела на траекторию полёта к Луне первую в мире автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Луна-1» (другое название – «Мечта»). «Луна-1» прошла на расстоянии 6 000 километров от Луны и вышла в последующем на околосолнечную орбиту. 12 сентября 1959 года была запущена АМС «Луна-2». Уже 14 сентября в 2 часа 22 минуты по московскому времени станция впервые в мире достигла поверхности Луны восточнее моря Ясности в районе Моря Дождей, находящегося возле кратеров Аристилл, Автолик и Архимед. Были повторно измерены характеристики солнечного ветра. На поверхность спутника Земли был доставлен советский вымпел в виде треугольной металлической пластины с изображениями пятиугольников (напоминающих советский «Знак качества») с гербами Советского Союза и надписями «СССР». Копию этого вымпела первый секретарь ЦК КПСС Н.С.Хрущёв с чувством гордости вручил американскому президенту Д.Эйзенхауэру во время состоявшегося вскоре визита советского руководителя в США.

Меньше чем через месяц, 4 октября 1959 года, ровно два года спустя после запуска первого ИСЗ, к Луне отправилась АМС «Луна-3», которая облетела Луну на расстоянии 6 200 километров от её поверхности и впервые сделала снимки обратной стороны Луны. На лунной карте появились новые объекты, названные советскими учёными – цирки и кратеры Курчатова, Лобачевского, Менделеева, Попова, Склодовской-Кюри, Максвелла, Пастера, Эдисона, Цзу Чунчжи, море Москвы.

12 сентября 1970 года успешно стартовала автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-16». Её полётом управляли с Земли по радиосвязи. 20 сентября «Луна-16» успешно села в районе Моря Изобилия. «Луна-16» состояла из двух частей – посадочной ступени, снабжённой аппаратурой для взятия проб грунта и ракеты «Луна-Земля». Получив команду с Земли, автоматический бур углубился в лунный грунт на 35 см., и взятая проба при помощи металлической руки была помещена в металлический контейнер. 24 сентября 1970 года контейнер с образцом лунного грунта был доставлен на Землю и передан в Академию наук СССР. Этот успешный полёт показал, что подобные исследования можно провести и на других планетах Солнечной системы – прежде всего на Марсе. Место посадки «Луны-16» было названо Заливом Успеха.

Спустя два месяца Советский Союз продемонстрировал миру убедительные результаты своих разработок в области автоматического исследования Луны. 17 ноября 1970 года в Море Дождей южнее Залива Радуг успешно прилунилась АМС «Луна-17». Она доставила на спутник Земли первый в мире самоходный аппарат «Луноход-1» (проект Е8), оборудованный приборами связи, наблюдения, научной аппаратурой. Миллионы телезрителей стали свидетелями советского триумфа – «Луноход-1» осторожно съехал по специальному трапу с платформы станции и его колёса покатились по лунной поверхности, оставляя за собой колею. Луноход имел симпатичную неземную внешность и был чем-то средним, между батискафом и латающей тарелкой на колёсах. Две большие видеокамеры придавали ему вид робота с большими, умными глазами. Достигнув крупных камней или воронки кратера, «Луноход-1» останавливался, делал поворот и объезжал препятствие. Мелкие неровности успешно преодолевались благодаря уникальной схеме подвески колёс. Машина произвела чрезвычайно сильное впечатление. Во всём мире слово «луноход» стало таким же популярным, как и слово «спутник».

Прямо на «Луноходе-1» проводился химический анализ взятых проб лунного грунта. Машина также исследовала лунную поверхность при помощи рентгеновского излучения. «Луноход-1» был рассчитан на три месяца работы, но продолжал исследования в течение десяти. На ночь космический вездеход замирал, а с наступлением дня вновь начинал двигаться. В декабре 1970 года на Солнце случилась большая вспышка. Если бы в это время на Луне находились астронавты, они бы неизбежно погибли. Но «Луноход-1» выдержал вспышку и продолжал работать, продемонстрировав преимущество автоматики в данных условиях. В целом «Луноход-1» прошёл по западной окраине Моря Дождей 10,5 км, сделал множество снимков лунной поверхности и возвратился в точку, откуда начал своё путешествие. На «Луноходе-1» также работал и рентгеновский телескоп, который позволил получить важнейшие сведения о Вселенной. «Луноход-1» выписал своими колёсами на лунной поверхности цифры 8 и 24. Последняя была прочерчена в честь XXIV съезда КПСС.

После успеха «Лунохода-1» для закрепления результатов его испытаний к Луне 16 января 1973 года АМС «Луна-21» доставила на дно кратера Лемонье (диаметр 51 км) на восточном побережье Моря Ясности второй самоходный аппарат – «Луноход-2». За пять лунных дней он преодолел 37 км, обследовав на своём пути мелкие кратеры, линии тектонических разломов. В отличие от «Лунохода-1» «Луноход-2» был немного тяжелее. На нём была установлена дополнительная видеокамера на высоте человеческого роста и некоторые другие приборы. Камера впоследствии очень пригодилась, так как при посадке оказалась повреждена система навигации. Пришлось с Земли управлять луноходом, ориентируясь по показаниям «глаз» - телекамер и положению Солнца. «Луноход-2» высадился в 172 км от места посадки «Аполлона-17» и управление с Земли облегчалось тем, что удалось получить подробные американские фотокарты района. В этих непростых условиях луноход проработал четыре месяца, а затем вышел из строя из-за перегрева. Попав внутрь небольшого свежего кратера, который не был виден с Земли, луноход долго буксовал в неожиданно чрезвычайно рыхлом грунте, но затем, словно трактор, всё же смог выбраться из западни задним ходом. К сожалению, вероятно, он зацепил краем солнечной батареи за склон и на неё попал лунный грунт. Когда на ночь батарея закрылась для сохранения теплоизоляции, грунт просыпался на поверхность лунохода и стал теплоизолятором, что и привело на следующий лунный день к его перегреву и выходу из строя аппаратуры. Тем не менее «Луноход-2» установил несколько рекордов – дальности поездки по Луне, активности и др. кроме того «Луноход-2» передал на Землю 10 000 снимков лунной поверхности. В этом смысле район посадки «Аполлона-17» и исследований «Лунохода-2» является одним из самых исследованных на Луне.

Изначально луноходы проектировались С.П.Королёвым, как транспорт для будущей лунной или марсианской базы, о которой мы говорили в самом начале главы, но неудачи при испытаниях тяжёлой РН Н1 (всего было четыре неудачных пуска) заставили СССР отказаться от этого грандиозного, но крайне дорогостоящего проекта – строительство базы на Луне отложили до лучших времён.

29 мая 1974 года к Луне стартовала АМС «Луна-22», которая до 2 июня фотографировала Луны, производила другие исследования, а затем стала искусственным спутником Луны. 28 октября 1974 года была запущена АМС «Луна-23», которая 6 ноября совершила мягкую посадку на юге Моря Кризисов для взятия проб грунта. Произошла поломка грунтозаборного механизма. Чтобы не завершать лунную программу на минорной ноте, с той же миссией 9 августа 1976 года была запущена АМС «Луна-24». 18 августа она успешно прилунилась в злополучном для её предшественницы Море Кризисов и взяла образец грунта с двухметровой глубины. 22 августа СА успешно возвратился на Землю.

Как мы видим, без проблем не обходилось и тогда. 50 лет назад предшественница «Луны-25» - советская станция «Луна-24» совершила успешную миссию, исправив частичные недоработки миссии «Луна-23».

Это тем более важно, что Россия, имеющая богатые космические традиции изучения Луны, не может оставаться в стороне от изучения спутника Земли, в то время как другие страны наращивают там своё присутствие.

В настоящее время на окололунной орбите работают американский аппарат НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter (с 2009 года) и индийская станция «Чандраян-2» (с 2019 года). Прямо сейчас к Луне приближается индийский аппарат «Чандраян-3» с посадочным модулем, снабжённым луноходом, который также должен прилуниться 23 августа 2023 года в районе южного полюса, куда собиралась спуститься «Луна-25».

Так что космическая гонка теперь уже нашего века только набирает обороты.