В космической отрасли — настоящая «лунная лихорадка»: к спутнику Земли летит уже третий с начала года аппарат. У него необычный двигатель — на криогенном топливе. В чем риски? И чем будут уникальны фотографии Млечного Пути от модуля Nova-C?
С самого начала 2024 года мировая космическая индустрия словно затеяла «штурм» Луны автоматическими межпланетными станциями: только за январь к спутнику Земли отправились американский модуль «Перегрин» (неудачно) и японский аппарат SLIM (удачно, хотя и не без проблем). Теперь пришла очередь еще одного проекта из США — Nova-C. Этот посадочный аппарат — разработка частной компании Intuitive Machines, созданная под патронажем NASA. Старт ракеты-носителя «Фалькон 9» с Nova-C намечен примерно на девять утра по московскому времени 15 февраля. Главная технологическая особенность самого модуля — двигатель на криогенном топливе, который создает риски для миссии, но и повышает ее ценность в случае успеха. В чем особенность такого топлива? Какую полезную нагрузку «забросит» на Луну Nova-C (и при чем тут художник Джефф Кунс)? И почему нам наверняка понравятся сделанные станцией фотографии лунного неба? Рассказываем о миссии подробно.
Как появился проект Nova-C? В чем его главная технологическая особенность? И какой запланирована миссия модуля?
Так же как и «Перегрин», аппарат Nova-C создавался частной компанией по заказу NASA в рамках программы CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Эту программу запустили в 2018 году, чтобы создать в США несколько коммерческих стартапов, способных выполнять заказы государственного агентства по доставке полезной нагрузки на Луну. CLPS предполагает выделение 2,6 миллиарда долларов в течение 10 лет для разных компаний, и к 2024 году подоспели первые ее финалисты, получившие более 70 миллионов на свои посадочные аппараты.
- Первый аппарат, созданный по контракту CLPS — тот самый «Перегрин» компании Astrobotic, — оказался неудачным и сгорел над водами Тихого океана.
- Второй аппарат — Nova-C, созданный компанией Intuitive Machines, — стартует утром 15 февраля (по московскому времени).
Позже в течение года обе компании планируют новые запуски. У Intuitive Machines в планах еще два старта в 2024-м. А Astrobotic этой осенью попытается посадить на Луну более тяжелый, чем «Перегрин», аппарат «Гриффин» с луноходом «Вайпер» от NASA. Наконец, возможно, в этом же году еще одна американская компания — FireFly Aerospace — запустит на Луну свой аппарат Blue Ghost.
Каждый производитель разрабатывает лунные аппараты в сотрудничестве и под контролем NASA, но все они опираются на различные технологии. Так, Nova-C отличает то, что в ее двигательной установке применяются топливные компоненты метан и кислород. Это так называемое криогенное топливо, то есть топливо, имеющее крайне низкую температуру в баках, около −180 °C. Его ранее редко применяли в межпланетном пространстве.
Проблема криогенного топлива — в длительном периоде его хранения при полете в дальний космос. Солнечный свет и включение ракетных двигателей способно разогреть топливо выше точки кипения, что может привести к разрушению топливного бака. Излишки газа можно стравливать в космос, но тогда топливо будет расходоваться впустую — и длительность работы аппарата будет заметно ограничена. Тем не менее конструкторы Nova-C нашли оптимальное, по их мнению, технологическое решение, которое частично нивелирует эти риски.
Nova-C должна провести в полете семь-восемь дней, совершить посадку и проработать на Луне около 14 дней. В ходе активной работы на поверхности, планируются «подскоки», то есть двигатель снова будут включать, чтобы аппарат поднялся на несколько метров или десятков метров и сменил место посадки. Все это время топливо должно удерживаться в баках и не перегреваться. Вероятно, из-за массивной двигательной системы аппарат оказался значительно тяжелее своего «соседа» по программе CLPS «Перегрина». Его собственная масса в четыре раза больше, при этом масса полезной нагрузки лишь немногим превосходит таковую для «Перегрина» — 100 килограммов против 90.
Что полезного доставит на Луну Nova-C? Чем будут уникальны сделанные в рамках миссии фотографии звездного неба? И какая скульптура Джеффа Кунса скоро окажется на спутнике Земли?
NASA оплатила доставку на Nova-C четырех элементов полезной нагрузки на Луну, а также отделение наноспутника класса Cubesat на низкой окололунной орбите. Поскольку у Intuitive Machines нет опыта посадки на Луну, приборы NASA выполняют тоже в основном испытательные функции — на них не возлагается серьезных научных задач.
- Так, две стереокамеры будут изучать воздействие посадочной ракетной струи на лунный грунт и разброс пыли во время посадки.
- Лазерный радар будет испытываться на способность обеспечивать точную и мягкую посадку с высоты пять километров.
- Лазерный ретрорефлектор можно будет использовать для определения точного места посадки и зондирования с окололунной орбиты.
- Радиочастотный топливный датчик будет испытываться на способность с высокой точностью определять содержание криогенного топлива в баках.
- И лишь один прибор обращен собственно к Луне — он будет собирать данные об электронной оболочке Луны и радиовсплесках в Солнечной системе используя для этого радиоприемник низкой частоты.
Модель лазерного рефлектора в Центре космических полетов Годдарда NASA, аналог которого будет использоваться для определения точного места посадки и зондирования с окололунной орбиты
NASA Goddard
Более интересные широкой общественности приборы установлены на аппарате по инициативе некоммерческого проекта Ассоциации международной лунной обсерватории (ILOA). ILOA разместила две камеры для наблюдения лунного небосвода и астрономических съемок. Одна камера «всего неба» имеет настолько широкий угол обзора, что способна в одном кадре охватить весь лунный небосвод и линию горизонта, а вторая более узкоугольная, но также с довольно широким обзором.
Это будут, конечно, не первые астрономические приборы на поверхности Луны: ранее американцы в рамках экспедиции Apollo 16 и китайцы на беспилотном аппарате Changʼe 3 доставляли сюда ультрафиолетовые телескопы. Кроме того, на китайском аппарате Changʼe 4 установлен радиотелескоп сверхдлинноволнового диапазона. Однако камеры ILOA должны показать звездное лунное небо в привычном для человеческого глаза диапазоне и цвете, поэтому стоит подождать их результатов.
«Лунные» кадры бывают завораживающими
Кроме научных приборов, на борту Nova-C имеется нагрузка рекламного характера, датчик радиации Университета Луизианы, «Капсула времени» проекта Lunaprise и скульптурная композиция «Фазы Луны» американского художника Джеффа Кунса. «Скульптура» представляет собой 125 металлических шариков диаметром 2,5 сантиметра (один дюйм), раскрашенных в виде Луны в разных фазах. Отдельный аппарат EagleCam Университета аэронавтики Эмбри-Риддла будет сброшен перед самой посадкой и попытается сфотографировать Nova-C в процессе посадки и после нее.
Если посадка пройдет успешно, то следующие аппараты Intuitive Machines будут запускаться уже с более сложными приборами и инструментами, включая буровое устройство и сбрасываемый передвижной исследовательский модуль.
«Медуза»