Кредит: CC0 Public Domain
Впервые с 1972 года Соединенные Штаты вернулись на Луну.
В четверг, 22 февраля, в 18:23 по восточному времени компания Intuitive Machines Inc. посадила роботизированный космический корабль на Луну, став первой частной фирмой, разместившей аппарат на лунной поверхности в целости и сохранности.
НАСА, заплатившее за эту миссию почти 118 миллионов долларов, разместило в социальной сети X поздравление: «Ваш заказ доставлен… на Луну!» Intuitive Machines в конечном итоге отправит на Луну еще два посадочных модуля в сотрудничестве с НАСА.
По мере того, как национальные космические амбиции растут, а космический бизнес расширяется, компании спешат заявить права на посадку первого частного корабля на Луну в целости и сохранности. Ни одна из них до сих пор не увенчалась успехом. Израильская некоммерческая организация SpaceIL предприняла попытку в 2019 году, но ее корабль приблизился слишком быстро и разбился на поверхности. В прошлом году базирующаяся в Токио компания Ispace Inc. потеряла связь со своим посадочным модулем. А в январе у посадочного модуля Astrobotic, базирующегося в Питтсбурге, отказал двигатель сразу после выхода в космос.
Поскольку полвека назад США успешно высадили людей на Луну, почему компаниям (даже странам) оказалось так трудно сделать это снова?
Луна – суровая среда. Трудно спроектировать космический корабль, способный перемещаться по его поверхности, и почти невозможно воссоздать такие ситуации на Земле для испытаний. А ресурсы частных компаний бледнеют по сравнению с тем, что было у НАСА в 1960-е годы: военный бюджет, который когда-то раздулся примерно до 4% от общего федерального бюджета США.
Самым большим препятствием, возможно, были инженеры 21-го века и компании с небольшим опытом работы или вообще без него. Прошло более 50 лет с тех пор, как люди проектировали и отправляли на Луну спускаемые аппараты, поэтому фирмы начинали практически с нуля и работали с новыми технологиями.
«Мы говорим, что были там раньше, но этих компаний раньше там не было», — сказал в интервью Филипп Мецгер, планетарный физик из Университета Центральной Флориды. «Это действительно новая технология, которая сейчас совершенствуется и совершенствуется».
Назад на Луну
НАСА отвлекло свое внимание от Луны после последней миссии «Аполлон» в 1972 году, чтобы сосредоточиться на космическом шаттле, Международной космической станции и других целях. Различные администрации предлагали вернуться на Луну, но эти программы не выдержали политических препятствий. Но в 2017 году президент Дональд Трамп побудил НАСА запустить инициативу «Артемида» по отправке людей обратно.
Цель космического агентства — обеспечить устойчивое присутствие на Луне, утверждая, что обучение тому, как жить и работать там, в конечном итоге поможет людям исследовать Солнечную систему.
Это означает множество выгодных государственных контрактов. И в отличие от эпохи Аполлона, у частных компаний есть потенциал добиться этого — с небольшой помощью НАСА. Intuitive Machines и Astrobotic сотрудничали с программой космического агентства CLPS, призванной стимулировать разработку коммерческих посадочных модулей для Артемиды.
Тем не менее, физические проблемы остаются для исследования Луны. Просто путешествовать через космический вакуум, чтобы достичь Луны, — это уже борьба. Космическому кораблю приходится справляться с резкими перепадами температуры, в зависимости от того, какие части аппарата обращены к Солнцу, и они часто подвергаются бомбардировке космическими лучами — облученными частицами, исходящими от Солнца или из глубокого космоса, которые могут легко поджечь неисправную электронику. защищен.
Луна составляет примерно четверть ширины нашей планеты, и в целом у нее гораздо меньшая гравитация, что затрудняет маневрирование на орбите. Его пересеченная местность, кратеры и другие факторы распределяют гравитацию неравномерно.
«Когда вы вращаетесь вокруг Луны, вы в конечном итоге врежетесь в Луну, потому что неравномерная гравитация нарушит вашу орбиту», — сказал Мецгер. «Из-за этого вам нужна навигация, которая точно понимает, где вы находитесь, и может адаптироваться в реальном времени».
В отличие от Земли, атмосфера которой помогает смягчить падение возвращающегося космического корабля, на Луне почти нет атмосферы. Чтобы приземлиться там, практически все космические корабли должны использовать какой-либо ракетный двигатель, чтобы плавно опуститься на землю. Космический корабль должен сжечь свои двигатели настолько точно, чтобы они остановились чуть выше поверхности. В противном случае они рискуют потерпеть крах.
Все это требует знания того, на что собирается приземлиться космический корабль. Роботизированные посадочные аппараты часто полагаются на информацию, собранную датчиками транспортного средства, а также на заранее собранные изображения цели приземления, которые часто имеют не очень высокое разрешение. Ситуация усложняется расстоянием Луны от Земли. Обычно при отправке команд на эти космические корабли происходит задержка в несколько секунд.
«Все это придется делать автономно», — сказала Адди Дав, доцент Университета Центральной Флориды, работающая над миссией по высадке на Луну. «У человека нет возможности исправить ситуацию в реальном времени только из-за того, как быстро все это происходит».
Это может привести к проблемам, подобным тем, с которыми столкнулась компания Ispace в 2023 году. В конце концов компания обнаружила, что в ее лунном корабле произошел сбой программного обеспечения, и он неправильно оценил высоту местности внизу, что привело к нехватке топлива и крушению.
А иногда случаются аппаратные сбои. В январе Японское агентство аэрокосмических исследований приземлило свой интеллектуальный посадочный модуль для исследования лунного космического корабля в пределах 55 метров или 180 футов от намеченной цели. Очевидная проблема с двигателем привела к тому, что автомобиль приземлился головой, а не боком. Таким образом, хотя он приземлился неповрежденным, его миссия завершилась раньше, поскольку он не смог должным образом перезарядить свои солнечные панели.
Южный полюс
Дополнительным уровнем сложности для «Интуитивных машин» была назначенная цель. Первоначально компания надеялась приземлиться возле относительно плоского экватора Луны, где приземлялись все миссии «Аполлон». Но НАСА попросило компанию перенести место посадки на регион южного полюса Луны — место, на которое присматриваются многие страны и к которому Индия приблизилась с приземлением своего корабля «Чандраян-3» в августе прошлого года после неудачной попытки России.
Данные, собранные автоматическим космическим кораблем, посещающим Луну, подтвердили, что многие из кратеров южного полюса могут содержать карманы воды в виде льда. НАСА и другие потенциально заинтересованы в добыче этого льда, который можно было бы использовать для питьевой воды или урожая. Если разбить воду на элементарные компоненты — водород и кислород, — она также может стать будущим топливом для ракет. Но еще неизвестно, сколько там льда и в каком он состоянии.
НАСА в конечном итоге надеется высадить будущих астронавтов Артемиды в этом регионе и полагается на первый вид Соединенных Штатов с земли с посадочного модуля Intuitive Machines. Этот регион сильно испещрен кратерами, и добраться туда с орбиты даже сложнее, чем до экватора. Изменение места приземления потребовало дополнительного анализа и проектирования — почти как планирование совершенно новой миссии.
«Мы отправимся в совершенно разные места на Луне, в которых мы никогда не были», — сказал Дав. «Это все равно, что сказать, что мы исследовали всю Антарктиду или всю Африку, хотя побывали только на побережье».
В то время как лунные космические корабли проходят годы испытаний на Земле, единственный способ узнать, добьются ли они успеха, — это испытать их в космосе. Но даже это имеет свои пределы.
«Если вы терпите неудачу слишком много раз, политики заставят вас прекратить попытки», — сказал Мецгер. «Если это коммерческое предприятие, инвесторы отказываются от него. Таким образом, у вас не будет бесконечного количества попыток».
Для интуитивных машин первая попытка, похоже, сработала. По словам администратора НАСА Билла Нельсона, этот подвиг «показывает силу и перспективность коммерческого партнерства НАСА».
