Лунная программа китая

Россия

Россия неоднократно анонсировала и модифицировала программу исследования Луны «Сириус», будущими станциями «Луна-25» (бывшее название «Луна-Глоб»), «Луна-Ресурс-2» и «Луна-Ресурс-3». Ориентировочный старт первой миссии был назначен на 2015 год, следующие этапы были запланированы на 2020 и 2022 годов. Технически первая лунная станция была спроектирована, но проект передвинули на 2019 год. Однако и этот срок оказался нереальным: «Луна-25» перенеслась на 2021 год, но и эта дата пока не точная — например, вице-президент РАН Юрий Балега предположил, что проект осуществят до 2024 года. 

«Луна-25» (а также последующие Луна-26, 27, 28) спроектирована для получения данных о внутреннем строении Луны, изучения химического состава и для исследования экзосферы. «Луна-Ресурс-1» займется картографированием минералогического состава спутника и топографией лунной поверхности. 

В планах РФ есть также космический туризм. Осуществляться он будет сначала на модернизированных «Союзах», а затем на разрабатываемых ПТК НП «Русь». Ориентировочная первая экспедиция на спутник намечена на 2030 год. Роскосмос заявляет, что будет строить лунную базу с помощью аддитивных технологий (3D-печать) и местных ресурсов. 

После 2035 года Россия намерена завершить постройку лунных баз. 

Дальнейшее освоение Луны Китаем

Эксперты считают, что все производимые китайскими учёными исследования направлены на то, чтобы изучить возможность и подготовиться к строительству на Луне Китаем собственной базы. Уже в этом году к спутнику Земли отправится следующий китайский аппарат Чанъэ-5, задача у которого будет не менее амбициозная – забор и доставка на Землю образцов лунного грунта. Наряду с биологическими экспериментами это позволит ученым понять в подробностях, как и где лучше всего строить лунную базу, чтобы она была пригодна для долгосрочной работы китайцев на поверхности Луны. Более того, китайское космическое агентство уже заявило о том, что в разработке находятся 6, 7 и даже 8-я версия лунной станции, которые будут отправляться к Луне практически каждый год. Наряду с планами китайского правительства по строительству на орбите Земли собственной космической станции, вопрос о том, кто в ближайшие годы будет удерживать первенство в космический гонке, отпадает сам собой.

Примечания

1.  (недоступная ссылка). Дата обращения 25 ноября 2014.
2.  (недоступная ссылка). China National Space Administration (26 ноября 2007). Дата обращения 26 ноября 2007.
3. (12 ноября 2008). Дата обращения 12 ноября 2008.
4. (PDF).
5.  (недоступная ссылка). Дата обращения 14 ноября 2012.
6.  (недоступная ссылка). Новости науки — R&D.CNews (13 сентября 2010). Дата обращения 16 сентября 2010.
7. ↑  (недоступная ссылка). Дата обращения 25 ноября 2014.
8. . Жэньминь жибао (6 октября 2010). Дата обращения 25 ноября 2014.
9.  (недоступная ссылка). physorg.com (9 октября 2010). Дата обращения 25 ноября 2014.
10.  (недоступная ссылка). Дата обращения 25 ноября 2014.
11. . Дата обращения 4 января 2013.
12.  (англ.)
13. . Science Times (9 декабря 2011). Дата обращения 25 июня 2012.
14. . Nature Publishing Group (19 марта 2013). Дата обращения 25 марта 2014.
15. . «Синьхуа» (11 января 2019).
16. . «Синьхуа» (4 января 2019).
17. . «Синьхуа» (8 августа 2019).
18.  (недоступная ссылка). Агентство Синьхуа (1 ноября 2014). Дата обращения 2 ноября 2014.
19. Patrick Blau.  (англ.) (недоступная ссылка). Chang’e 5 Test Mission Updates. spaceflight101.com (4 November 2014). Дата обращения 5 ноября 2014.
20.  (недоступная ссылка). Дата обращения 29 августа 2015.

Сегодня и завтра

У Китая был второй, резервный, набор из посадочной ступени и лунохода на случай неудачи «Чанъэ-3». Раз миссия оказалась успешной, следующую задачу имело смысл усложнить. Поэтому четвертый аппарат решили отправить на обратную сторону Луны. Но для этого нужен ретранслятор — напрямую связаться с обратной стороной невозможно. Эксперименты «Чанъэ-2» с точкой Лагранжа L₂проводились в том числе и поэтому — для ретранслятора это очень удобная орбита.

Изображение Planetary Society

20 мая 2018 к Луне отправился аппарат «Цюэцяо». Название («Сорочий мост») взято из китайской легенды, это мост из птиц через Млечный путь, раз в год соединяющий влюбленных. Главная его задача — стать ретранслятором для обратной стороны, но на него установили также научное оборудование — нидерландский низкочастотный радиотелескоп. Вместе с «Цюэцяо» полетели два 45-килограммовых спутника «Лунцзян-1» и “-2”. К сожалению, один сломался и не смог выйти на окололунную орбиту, но второй успешно функционирует, наблюдает за небом в радиодиапазоне и делает фотографии — у него есть камера производства Саудовской Аравии.

Макет «Цюэцяо», источник

Виды Луны с «Лунцзян-2», фото CNSA

А 7 декабря 2018 полетел «Чанъэ-4», который должен будет совершить посадку в бассейне Южный полюс – Эйткен. Его конструкция очень похожа на «Чанъэ-3», но есть и различия. С посадочной платформы убрали ультрафиолетовый телескоп, зато установили вторую камеру, дозиметр нейтронов, низкочастотный спектрометр (для изучения солнечных вспышек) и 3-кг контейнер с семенами и яйцами насекомых, которые должны образовать замкнутую по кислороду экосистему. С ровера сняли манипулятор, но поставили радиоизотопный обогреватель (теперь ожидаемый срок работы 3 месяца), спектрометр VINS и шведский анализатор нейтральных частиц ASAN. Георадар на луноходе оставили, так что фотографии будут дополняться структурой грунта на десятки метров вниз.

Запуск прошел успешно, аппарат сейчас находится на пути к Луне. Траектория настолько хороша, что первую коррекцию в субботу отменили. Вторую коррекцию выполнили в воскресенье. Посадка ожидается в начале 2019, потому что сначала аппарат выйдет на орбиту вокруг Луны и некоторое время пробудет там, проверяя системы и готовясь к прилунению.

Ну и, возвращаясь к азиатской лунной гонке, стоит отметить, что в 2019 году будет еще два связанных с ней события. На 31 января запланирован старт индийской миссии Чандраян-2 из орбитального аппарата и посадочного с луноходом. А в декабре 2019 должна отправиться в полет первая китайская миссия по доставке лунного грунта «Чанъэ-5».

Китай вырывается вперед

В конце нулевых наиболее вероятным лидером азиатской лунной гонки виделась Япония. Но в реальности им оказался Китай. Уже 1 октября 2010 в полет отправился «Чанъэ-2», который по длительности и сложности миссии был сравним с аппаратами NASA или ESA. Проработав до лета 2011 на лунной орбите, зонд перешел на гало-орбиту вокруг точки L₂ Земля-Луна (расположена за Луной), а затем отправился к астероиду (4179) Таутатис, посетив который, стал аппаратом для отработки дальней связи и проверки длительно функционирующих межпланетных станций — он улетел уже в сотни раз дальше Луны и до сих пор работает.

Главной задачей «Чанъэ-2» было составление подробной карты и подбор мест для будущих посадок. Для этого его перевели на орбиту с перицентром (нижней точкой) всего 15 км. Это позволило получить стереоскопическую карту всей поверхности с разрешением 7 метров на пиксель и отдельные изображения с разрешением 1,3 метра, лишь в пять раз хуже сегодняшнего рекордсмена, аппарата NASA LRO, который для этого переводили на специальную пониженную орбиту уже после выполнения основной программы.

Фото Китайского космического агентства

Астероид Таутатис. Фото «Синьхуа»/CAS

А в 2013 году Китай успешно выполнил второй этап — мягкую посадку. Аппарат «Чанъэ-3» с луноходом «Юйту» успешно прилунился 14 декабря, пусть и с недолетом относительно запланированного района.

Посадочная ступень, фото Китайского космического агентства

Луноход, фото Китайского космического агентства

Луноход проработал 31 месяц (пусть и потерял способность передвигаться на втором), а вот посадочная станция функционирует до сих пор (летом с нее фиксировали сигнал). Впервые на поверхности Луны появилась долговременная обсерватория. Результатом работы стали данные по геологии, астрономические наблюдения и, конечно, гордое фото флага Китая на поверхности Луны.

Структура грунта под местом посадки, данные георадара, изображение CAS

Плазмасфера Земли в экстремальном ультрафиолете, изображение CAS

Параллельно Китай стал готовиться к следующему шагу — возврату образцов лунного грунта. Для этого 23 октября 2014 года к Луне запустили тестовый стенд «Чанъэ-5Т1», который проверил технологические решения для мягкой посадки на Землю аппарата, возвращающегося со второй космической скоростью.

Спускаемый аппарат после посадки

Особенности полета китайцев на обратную сторону Луны

Главным достижением в ходе нынешнего полета Китая на Луну стало повторение успехов СССР и США, которые до этого были единственными державами, сажавшими на спутник Земли собственные космические аппараты. В истории науки очень часто случается так, что сначала первопроходцами в труднодоступные места становятся одни люди, а повторное достижение той же вершины или глубины осуществляется многими годами позже и уже другим поколением энтузиастов. Так было и в случае покорения Северного Полюса, и при погружении в недра Марианской впадины, и, похоже, случилось сейчас в случае покорения Луны.

Первые полёты на наш спутник были осуществлены во времена, когда у человечества еще не было развитой электроники и цифровой инженерии, а полёты космических кораблей в большинстве своём управлялись аналоговыми устройствами. И вот теперь, спустя почти полвека, Китай повторяет достижение первопроходцев на Луне, однако имеет в своем распоряжении куда большие технологические, человеческие и финансовые ресурсы. Это практически не оставляет сомнений в том, что на этому пути Поднебесная сможет добиться куда больших успехов, чем СССР или США, и в ближайшие годы к Луне устремятся все новые и новые космические зонды.

Пока же на Луне продолжают работать только два китайских аппарата – станция Чанъэ-4 и спущенный ею луноход Юйту-2. Кадры их посадки, а также первых «шагов» по Луне уже успели облететь весь мир. Примечательно, что при своих сравнительно небольших размерах, китайский луноход оснащен большим количеством научной аппаратуры, в числе которой георадар, позволяющий обследовать поверхностный лунный грунт, спектрометр, работающий в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, специальный анализатор энергичных нейтральных атомов, а также ряд других приборов. Луноход оснащен раскладывающимися солнечными панелями, благодаря которым он может подзаряжаться и выходить в рабочий режим после сна.

Китайским инженерам удалось преодолеть сложности, которые в 70-е годы прошлого века стали препятствием для советских и американских лунных программ.

Китайский исследовательский зонд прислал на Землю первый в истории панорамный снимок обратной стороны Луны. Ее еще поэтически называются темной  несмотря на то, что солнечный свет туда попадает столь же часто, что и на противоположенную. Просто с Земли эту сторону никогда не видно.

Мартин Свитинг, профессор Университета Суррея: «Это одна из самых интригующих миссий последних лет, ничего подобного до сих пор не происходило».

Конечно, ученые знали, как выглядит обратная сторона: в первый раз ее снимок сделала советская межпланетная станция «Луна-3» в далеком 1959 году.

Вячеслав Довгань, заслуженный испытатель космической техники, водитель «Лунохода-1»: «Эти первые снимки были приняты в Крыму под Симферополем, а если точнее  гора Кошка, поселок Симеиз. Вот так впервые Сергей Павлович Королёв всем доказал, что он прав, когда многие сомневались, сможет ли наша аппаратура снять обратную сторону Луны».

Потом, в 1972-м, ее сняли уже люди  экипаж американского космического корабля Аполлон-16. Но так подробно, с поверхности, мы не видели обратную сторону земного спутника никогда. На них лунная поверхность серая, испещрена кратерами. В кадре попеременно появляются космический корабль «Чанъэ»  так в китайской мифологии зовут богиню Луны, сосланную туда за излишнее самолюбие,  и луноход «Юйту»  Нефритовый заяц, ее единственный спутник, круглый год толкущий в ступке эликсир бессмертия. Миссия современного «зайца» более конструктивна: он высадился на поверхность Луны 3 января, после чего на неделю впал в спячку, чтобы пережить испепеляющий лунный полдень: лунные сутки длятся 29 земных, перепад температур достигает 400 градусов. И вот, наконец, он передал на Землю снимки с помощью ретранслятора, специально запущенного на лунную орбиту. Этот же ретранслятор использовали, чтобы контролировать посадку.

Анатолий Петрукович, директор Института космических исследований РАН: «Посадка проходила в зоне невидимости. Нельзя посадить корабль вслепую. Китайцам пришлось создать целую систему, вывести на орбиту спутник, ретранслятор, который одновременно мог бы видеть и обратную сторону Луны, и Землю. Так что, безусловно, это большой технологический прорыв».

Именно из-за этих сложностей ни советские, ни американские лунные программы в 70-е не включали в себя посадку на обратной стороне. На борту китайского лунохода  приборы для изучения лунного грунта. Ведь на обратной стороне он представляет особый интерес. Южную часть занимает самый большой и древний на Луне бассейн Эйткен  гигантский кратер, глубина которого достигает восьми километров. По одной из версий, на дне могут находится породы нижней коры и даже лунной мантии  уникальный материал для исследований, который многое может рассказать о лунном прошлом.

Оуян Цзыюань, научный руководитель китайской лунной программы: «Ближняя сторона Луны предоставила нам достаточно информации о последних 34 миллиардах лет своей истории. Но Луне 4,5 миллиарда лет. И именно на ее дальней стороне мы надеемся получить информацию о самом древнем периоде ее истории».

Кроме того, обратная сторона Луны  это так называемая зона радиомолчания. Она всегда отвернута от Земли, а значит, помехи туда не доходят. В космосе солнце и другие планеты излучают электромагнитные волны, которые содержат в себе множество информации о Вселенной и Млечном пути. Изучать их на обратной стороне Луны  мечта ученых, ведь электромагнитные волны там находятся в первозданной чистоте.

На борту лунохода, помимо дозиметра, спектрометра и прочей сложной техники, находятся семена картофеля и личинки шелкопряда. С их помощью ученые хотят создать простейшую экосистему: шелкопряды будут производить углекислый газ, а растения  его потреблять. Чем не вариация эликсира бессмертия из китайской легенды?

Похожие новости

• 15 января 2019Китай завершил первый биологический эксперимент на Луне
• 17 января 2019Первое выросшее на Луне растение погибло

Новости СМИ2

Место назначения — Луна

Отдельно стоит рассказать о китайской лунной программе. Названная в честь богини Луны Чанъэ, она была детально спланирована за шесть лет — с 1998 по 2004 год. Такой солидный срок позволил Комиссии по науке, технологии и промышленности для обороны разработать действительно цельную и обширную программу. В ней есть три этапа, каждый из которых требует постепенного наращивания технологических возможностей. Пока Пекин последовательно реализует поставленные цели.

В России новые идеи, планы и стратегии в области космоса иной раз объявляют ежемесячно. Зачастую каждый следующий противоречит предыдущему, а общий вектор движения колеблется синхронно с успехами и неудачами космических агентств других стран. Китай же с 2004 года, вот уже 13 лет, движется чётко по плану. Может, это скучнее, чем нынешняя российская непосредственность, но, судя по результатам, точно эффективнее.

Беспилотная часть лунной программы Поднебесной состоит из трёх этапов: полёты по окололунной орбите (выполнено), мягкая посадка на спутник Земли спускаемого модуля с полезной нагрузкой (выполнено) и доставка лунного грунта на Землю (выполняется сейчас, скорее всего, первая попытка будет сделана в 2018 году).

Стоит отметить, что китайский луноход «Юйту» («Нефритовый заяц») из второй части программы стал первым за 40 с лишним лет луноходом с момента завершения деятельности советского «Лунохода-2» 11 мая 1973 года. Его прилунение стало первой мягкой посадкой на Луну с 1976 года, после советской автоматической станции «Луна-24», а Китай при этом стал третьей державой, осуществившей мягкую посадку на Луну, после СССР и США.

Что будет после близкого завершения «автоматной» лунной программы? Китай уже разрабатывает новую стратегию, итогом которой должна стать лунная база. И переговоры с Европейским космическим агентством — лишь верхняя, видимая всем часть этого айсберга.

Подсчет

Необходимый минимум для осуществления лунной миссии — три элемента. Ракета-носитель для доставки космического корабля на орбиту Луны. Космический корабль, оснащенный большими запасами топлива и способный затормозить и безопасно вернуть астронавтов обратно. Посадочный модуль для мягкой посадки на поверхность Луны и возвращения астронавтов на орбиту в космический корабль. Плюс, «по мелочи»: скафандры для выхода на лунную поверхность и возможность обеспечения связи с Землей для удобного контроля миссии.

С ракетой и у США, и у Китая пока ничего не понятно. В Китае вообще выдают такую информацию очень скупо, а американцы «застряли» с производством ракеты SLS. Корпорация Boeing начала работу над ней в 2011 году и предполагала осуществить первый пуск еще в 2017-м. Увы, но пока SLS всё еще не готова. Сроки постоянно сдвигаются, проверки выясняют всё новые проблемы с производством: то некачественная сварка баков, то еще что-нибудь. А ведь до старта в 2024 году SLS должна не только совершить несколько тестовых полетов, но и получить дополнительную модернизацию.

Судя по всему, первый тестовый запуск вряд ли состоится ранее 2021 года, и от того, насколько успешно он пройдет, станут понятны и дальнейшие перспективы американской миссии.

кк3

Иллюстрация запуска ракеты SLS

Фото: NASA

С космическими кораблями наблюдается практически паритет. Американский «Орион» в июле 2019 года прошел последние необходимые испытания и к настоящему времени готов к первому тестовому полету с астронавтами. На разработку и тестирование у американцев ушло более 15 лет. Китай справился с этой же задачей в несколько раз быстрее. Первая информация о создании пилотируемого корабля нового поколения появилась в 2014–2015 годах, и в мае 2020 года Китай провел успешное тестирование.

Посадочные модули у обеих стран еще только разрабатываются. Для американской программы в мае 2019 года NASA отобрало 11 компаний для исследований по созданию многокомпонентной посадочной системы. В настоящее время работы продолжаются, окончательного решения пока не принято. О процессе разработки в Китае, как обычно, известно еще меньше. Скорее всего, раньше 2024–2025 годов широкой общественности ничего не покажут.

Имею скафандр — готов путешествовать

А зачем нужна Луна? Зачем прикладывать столько сил и стараний, чтобы попасть туда, и что полезного можно извлечь из лунной базы? Если отвлечься от совсем уж фантастических проектов вроде лунного хранилища всех земных ценностей и произведений искусства (кстати, предложение поступило от российских специалистов), то там очень немало разумных и важных целей.

Во-первых, Селена может стать удобной площадкой для сборки и запуска космических кораблей марсианских и других межпланетных миссий. За счёт силы тяжести в шесть раз меньшей, чем на нашей планете, не потребуется таких больших ракет-носителей. У полярных кратеров немало воды — то есть готового сырья для получения водорода и кислорода, эффективного ракетного топлива и окислителя.

Во-вторых, Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми, в том числе и ценными для промышленности металлами — железом, алюминием, титаном. По современным представлениям, близко к поверхности кратеров лежит иридий, золото и другие ценные металлы из металлических астероидов, которых на спутник за миллиарды лет истории упало немало. По оценкам, крупнейшие из них могли принести нашему спутнику тысячи тонн этих весьма ценных и дефицитных на Земле металлов за раз.

Кроме этого в поверхностном слое лунного грунта — реголите — накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов. В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита. Правда, пока его востребованность на Земле — дело далёкого будущего.

Стоимость гелия-3 в данный момент оценивается около 1200 долларов за литр газа. Если в будущем он действительно окажется востребованным для термоядерной энергетики, то взять его больше особо негде: на Земле он крайне редок. Поверхность Луны, по самым скромным оценкам, содержит его от полумиллиона тонн, то есть потенциально речь идёт об огромных суммах.

Плотность жидкого гелия-3 при температуре кипения и нормальном давлении равна 59 граммов на литр, а в газообразном виде примерно в тысячу раз меньше. Следовательно, килограмм этого вещества стоит более 20 миллионов долларов. Весь гелий Луны — более 10 квадриллионов долларов (около 500 нынешних ВВП США). Серьёзный повод задуматься о миссии к Луне.

Космические парии

В отличие от европейцев, Китай долгое время оставался на обочине космической гонки. Космос там, как и в современной России, был гораздо более военным, нежели гражданским ремеслом. До сих пор большинство запусков проводится в обстановке строжайшей секретности. Об их успешности можно узнать только спустя несколько дней и только то, что разрешит китайское руководство.

Китай начал позже России и США, даже позже Европы, а потому ему всё время приходится догонять. Чтобы быстрее выбиться в лидеры, Поднебесная поставила себе целую систему чётких и понятных целей, каждая из которых достигается с минимальным опозданием. Китай сразу заявил о своих притязаниях на лунную гонку и ни разу не изменил своей долгосрочной стратегии. Он движется с упорством, присущим Востоку, и пока не видно ничего, что способно его остановить.

Однако из-за закрытости Китая и его «красного» политического окраса сотрудничать с Поднебесной долго никто не соглашался. Россия делала это лишь фрагментарно, Соединённые Штаты Америки и до сих пор делают вид, что китайской космической программы не существует. Причин много: от санкций за Тяньаньмэнь до опасений NASA, что китайцы и в космических технологиях быстро скопируют всё, что хоть единожды увидят вблизи.

Со временем успехи Пекина в этой сфере стали слишком велики, чтобы их игнорировать. Китай в одиночку смог запустить успешно функционирующую орбитальную станцию и семимильными шагами идёт к реализации её большой многомодульной версии. Понятно, что этот этап СССР и США проходили три десятилетия назад. Но Китай и не пытается утверждать свою уникальность. Он просто догоняет, проходя общий маршрут мировой космонавтики в кратчайшие сроки.

В ближайшие шесть лет Китай намерен обеспечить постоянное пребывание людей на своей космической станции. По словам руководителей китайской миссии, полёт на Юпитер может состояться в ближайшие 10–15 лет, а его подготовка сейчас активно обсуждается. Финансирование проекта частично возьмёт на себя частный сектор, к обеспечению исследований и разработок привлекаются даже иностранные инвесторы, хотя традиционно эта область была в Китае одной из самых закрытых и практически недоступных для иностранцев.