Содержание
Почему загадки Луны еще не скоро будут разгаданы, объяснил селенодезист КФУ
Недавно в одной из научных работ была опровергнута гипотеза происхождения Луны, согласно которой она образовалась в результате столкновения Земли с гипотетической планетой Тейей величиной с Марс.
Астрономы Парижского института геофизики выяснили, что эта, до недавнего времени считавшаяся наиболее правдоподобной, гипотеза не объясняет минеральный состав нашего естественного спутника.
В Казанском университете исследования Луны с поверхности Земли ведутся с 1901 года, практически с того момента, как была построена загородная астрономическая обсерватория. Какой гипотезы происхождения естественного спутника Земли придерживаются специалисты по Луне, работающие в КФУ? Этот вопрос мы задали селенодезисту, руководителю НИЛ «Космической навигации и планетных исследований» САЕ «Астровызов», директору Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта, профессору Института физики Юрию Анатольевичу Нефедьеву.
Он уже более 40 лет изучает ближайшее к нам небесное тело, а его научные статьи, посвященные Луне, регулярно публикуют высокорейтинговые международные журналы, входящие в базы данных Scopus и Web of Science.
«Гипотез происхождения Луны существует несколько, и мы не отдаем предпочтения какой-то одной, — сразу расставил все точки над «i» Юрий Анатольевич. — То, что в Землю в свое время ударил космический объект величиной с Марс — всего лишь одна из теорий. Те, кто ее придерживаются, говорят обычно об ударе по касательной. Хочу отметить один момент: в 2017 году на международной конференции, в которой я участвовал, прозвучало сообщение, автор которого утверждал, что удар был, что называется, лоб в лоб. И он приводил достаточно весомые аргументы».
Ученый заметил, что все выводы, касающиеся происхождения Луны, сегодня делаются с использованием математического моделирования, а значит, многие теории имеют право на существование, какими бы фантастичными они иногда не казались.
«Нельзя забывать, что существует, как минимум, пять основных гипотез происхождения естественного спутника Земли, — сказал ученый и, немного подумав, пояснил. — Одна из них связана с «ударником», другая говорит о том, что Луна была захвачена притяжением нашей планеты. Согласно третьей теории, Селена сформировалась отдельно в то же самое время, что и Земля. Некоторые другие популярные гипотезы не имеют научного обоснования, по крайней мере пока… Приверженцы одной из них утверждают, что Луна — искусственно созданное тело, а сторонники другой уверены: она — творение божье».
Как выяснилось в процессе разговора, появление новых гипотез происхождения ближайшего к нам небесного тела и попытки опровержения старых – процесс бесконечный.
«Вряд ли в ближайшем будущем мы узнаем тайну рождения Луны. До сих пор со стопроцентной уверенностью ученые не могут сказать даже то, каково ее внутреннее строение. Некоторые горячие головы пытаются утверждать, что данный вопрос уже закрыт.
Но тут же появляется новая теория, строится новая математическая модель, которая доказывает, что структурные свойства Луны могут быть иными. Мы до сих пор точно не знаем, например, какое у спутника Земли ядро: твердое или жидкое. Да и работа, в которой была опровергнута гипотеза происхождения Луны, согласно которой она образовалась в результате столкновения с гипотетической планетой Тейей величиной с Марс, также уже вполне аргументировано подвергнута критике. Дело в том, что говорить о химическом составе лунной поверхности нужно с учетом того, что на нее падало достаточно большое количество различных малых небесных тел, имеющих совершенно иной вещественный состав, поэтому делать решающие выводы эволюционного характера на основе присутствия определенных химических элементов в поверхностном слое Луны нужно крайне осторожно».
Но тут же появляется новая теория, строится новая математическая модель, которая доказывает, что структурные свойства Луны могут быть иными. Мы до сих пор точно не знаем, например, какое у спутника Земли ядро: твердое или жидкое. Да и работа, в которой была опровергнута гипотеза происхождения Луны, согласно которой она образовалась в результате столкновения с гипотетической планетой Тейей величиной с Марс, также уже вполне аргументировано подвергнута критике. Дело в том, что говорить о химическом составе лунной поверхности нужно с учетом того, что на нее падало достаточно большое количество различных малых небесных тел, имеющих совершенно иной вещественный состав, поэтому делать решающие выводы эволюционного характера на основе присутствия определенных химических элементов в поверхностном слое Луны нужно крайне осторожно».В рамках проекта «Селенодезия», руководителем которого является Ю.Нефедьев, сотрудники НИЛ «Космической навигации и планетных исследований» проводят научные изыскания, одно из направлений которых связано с определением положения центра масс Луны относительно центра ее фигуры на основе космических и наземных наблюдений.
Эти исследования хорошо согласуются с данными космических миссий, но и они, как сообщил ученый, «не подтверждают ни одной из существующих эволюционных теорий, так как для этого центры нужно поменять местами, а многочисленные исследования как казанских селенодезистов, так и других ученых, в том числе зарубежных, показывают, что это не так». Необходимо отметить, что первые в мировой практике данные о положении центра масс Луны относительно центра ее фигуры в свое время получил казанский астроном К.С.Шакиров при обработке гринвичских меридианных наблюдений.
«Может быть, в будущем нам удастся найти более точные ответы на лунные загадки. Но категорично заявлять, что вопрос происхождения естественного спутника Земли решен, я бы не стал, — заметил селенодезист. — Загадки Луны еще не скоро будут разгаданы!».
Автор рисунка «Селенодезисты» космонавт А.Леонов
Тайны Луны скрываемые от простых людей
Категория: Наблюдения
Луна, как единственный естественный спутник Земли, продолжает привлекать повышенное внимание исследователей.
Объект действительно интересный и каждый раз открывает перед астронавтами и учеными новые тайны. Рассмотрим самые удивительные загадки Луны, разгадки которых стали настоящими открытиями.
Начнем изучать тайны Луны с распространенного вопроса – есть ли на ее поверхности вода. На него получили ответ с помощью запущенного в 1994 г. зонда «Клементина». На фото, сделанных оборудованием, удалось отметить признаки наличия в лунных кратерах льда. Это стало настоящей сенсацией, ведь спутник Земли принято было считать «мертвым» телом. Но последующие исследования подтвердили факт. Действительно, в кратерах у полюсов Луны есть лед. Его объемы достаточно велики. Например, в 40 кратерах у Северного полюса удалось выявить примерно 0,6 км³ льда. В жидком виде воды на поверхности небесного тела нет. Она либо испаряется под солнечными лучами, рассеиваясь в космосе, либо замерзает там, куда не попадает свет солнца.
Следующий интересный факт – наличие лунных сотрясений. Да, такое есть на загадочной Луне.
Исследователи разделяют, так называемые, лунотрясения на 4 типа. Первые три вида – глубинные толчки, вибрации от метеоритного воздействия, тепловые толчки – практически полностью безвредны. А вот четвертый тип оказывается достаточно сильным. Показатели такого лунотрясения приравниваются к 5 баллам по шкале Рихтера. Если говорить про такие сотрясения на Земле, то в это время в домах будет двигаться даже крупногабаритная мебель. Продолжительность таких процессов на поверхности земного спутника примерно 10 минут. Представители НАСА сообщают, что в это время Луна «звенит» подобно колоколу.
Продолжая рассматривать секреты Луны, отметим, что по мнению многих астронавтов на спутнике происходят очень странные вещи. На фото, полученных от исследовательской техники, удается разглядеть странные объекты, напоминающие пирамиды и даже замки. Некоторые ученые считают эти изображения доказательством того, что когда-то на Луне существовала развитая цивилизация. Но пока точного мнения по этому поводу нет.
NASA не торопится с опровержением предположений.
Еще один момент, по поводу которого астронавтам не удается прийти к единому мнению – тень на луне. Американские исследователи отмечают, что на лунной поверхности есть даже полутень. Другие ученые говорят о невозможности такого явления из-за отсутствия у спутника плотной атмосферы, которая могла бы рассеивать свет. Здесь получается две правды и какая из них реальная – непонятно.
Если рассматривать последние данные о загадках Луны, то удается выделить еще одну тему, которую долго держали засекреченной – наличие на поверхности спутника посторонних объектов. Их несколько десятков лет назад заметили американские астронавты, указывая на непонятные космические корабли. При повторном полете выявили один гигантский корабль внеземного происхождения. Также, якобы, исследователи нашли останки пришельцев. Сложно говорить, насколько правдива данная информация. Изучением спутника Земли занимались американские группы, информация засекречена.
Какие есть еще тайны Луны, скрываемые от простых людей, непонятно. Выделим еще несколько доказанных фактов:
- на спутнике Земли атмосфера разреженная, здесь не может быть сумерек. Темнеет и обратно светлеет моментально;
- Луна всегда повернута к нашей планете одной стороной из-за силы земного притяжения;
- у спутника нет магнитного поля, но некоторые камни, привезенные с лунной поверхности, его имеют;
- лунная пыль имеет запах жженого пороха.
Загадок еще много. Рассмотреть их все нереально, ведь исследования космического объекта продолжаются.
«Чанъэ 5» возвращается на Луну — Загадки неба
«Чанъэ 5» незаметно покинул точку L1 Солнце-Земля, чтобы впервые выйти на дальнюю ретроградную орбиту (DRO) Луны.
Предотвращение запланированного НАСА 1-го использования орбиты во время исследовательской миссии 1 в конце этого года.
Тишина из Китая.
В середине августа 2021 года было отмечено, что служебный модуль «Чанъэ-5» без какого-либо уведомления не находится на станции рядом с точкой L1 Солнце-Земля, где он находился с середины марта 2021 года.
Наблюдатели быстро восстановили X-диапазон космического корабля. маяка, и вскоре из данных стало ясно, что Chang’e 5 направляется обратно в систему Земля-Луна, где он в конечном итоге выйдет на дальнюю ретроградную орбиту (DRO) Луны.
Близкие контакты с Луной
По мере того, как «Чанъэ 5» приближался к системе Земля-Луна, радиопозиционные данные использовались для разработки вектора состояния, и этот вектор состояния показал, что космический корабль приблизится к Луне. 12 сентября 2021 г.
Chang’e 5 быстро возвращается в систему Земля-Луна. Любительские наблюдения радиосигнала позволили точно определить его положение в пространстве. Вот анимация траектории CE5 до лунного перицентра. pic.twitter.com/8cF7Qt02cZ
— Скотт Тилли (@coastal8049) 5 сентября 2021 г.
Наблюдатели наблюдали за Chang’e 5, когда он пролетел мимо Луны и вышел на очень высокую орбиту Земли.
Любители спокойно следят за #Change5 на околоземной орбите не только по радио, но и по оптическим каналам.
— Скотт Тилли (@coastal8049) 14 ноября 2021 г.
Вот наблюдения @mickeywzx от 31 октября. Сегодня я сокращаю наблюдения за более чем месяц, чтобы создать новый любительский вектор состояния. THREAD pic.twitter.com/obl5kO4VhjНа основании уточненных радиопозиционных данных и оптических данных, которыми поделились любители, стало ясно, что 18 ноября 2021 года у Chang’e 5 произойдет еще одно близкое сближение с Луной. «перилунес» завтра. Ожидается, что китайцы будут использовать этот близкий подход, чтобы перенаправить CE5 в новое неизвестное место назначения. Радионаблюдения с RA/DEC и тайминги были бы полезны для информирования мира. pic.twitter.com/nFJy4UdFHS
— Скотт Тилли (@coastal8049) 16 ноября 2021 г.
Были собраны доплеровские данные о близком столкновении, и, что удивительно, не было убедительных доказательств ожога в перилуне. Наблюдатели продолжали следить за Chang’e 5 в течение следующих нескольких недель, когда 2 декабря сигнал был потерян примерно в 19 градусах к западу от Луны.
Я оставил станцию включенной, когда ложился спать, поэтому она зафиксировала доплеровский максимум в 03:19:10. Опять никаких признаков ожога. Горстка наблюдателей-любителей будет продолжать следить и отслеживать объект, чтобы увидеть, какой может быть следующая цель. pic.twitter.com/qObTLR3mIS
— Эдгар Кайзер (@df2mz) 18 ноября 2021 г.
6 января 2022 г. наблюдатели повторно зафиксировали сигнал от Chang’e 5 и отметили, что в ближайшие дни он находился под углом к Луне, после чего зонд повернул дальше к востоку от Луны. Луна до ~16 градусов элонгации.
🟥 Чанъэ-5 вернулся! Пропал без вести с начала декабря. Благодаря подсказке Билла Грея я сегодня проверил Луну и нашел ее. В настоящее время около -2,5° от высоты Луны. RA = 22,84 ч, Dec = -15,84°, t = 18:15. Частота 8486,26 МГц. pic.twitter.com/WaeqCnGBk4
— Эдгар Кайзер (@df2mz) 6 января 2022 г.
В этот момент было проведено сравнение уровня сигнала космического корабля с уровнем сигнала, когда он находился примерно на лунном расстоянии от Земли, и он близко совпал. Используя угловое расстояние от Луны и лунное расстояние, было подсчитано, что Чанъэ 5 находился примерно в 100 000 км от Луны. Оглядываясь назад, когда наблюдение было потеряно 2 декабря 2021 года, выяснилось, что положение Чанъэ 5 соответствовало DRO.
Последнее наблюдение перед тем, как #Change5 «исчезло» после 2 декабря, было в 19 градусах от Луны на западной стороне. Может быть, прямо перед ожогом!? Как вы увидите, это важно для понимания нынешней траектории CE5 и почему я почти уверен, что сейчас он находится в DRO. (1/n) pic.twitter.com/DJcogeEwPs
— Скотт Тилли (@coastal8049) 13 января 2022 г.
Луна.
Что такое дальняя ретроградная орбита (DRO)?
Для тех, кому интересно, о чем я машу руками в эти дни, вот ТЕМА о том, что такое DRO и почему это может быть то, о чем вы скоро услышите намного больше… (1/n) pic.
— Скотт Тилли (@coastal8049) 12 января 2022 г.
twitter.com/j1S2A8mYVPDRO — это семейство орбит, которые могут существовать в системе из трех тел вокруг меньшего из тел. Мы рассмотрели опубликованную литературу о запланированном НАСА использовании DRO для предстоящей испытательной миссии EM-1 в Рекомендации по проектированию траектории для исследовательской миссии 1 . Параметры выглядели очень похожими, и был сгенерирован оценочный вектор состояния, который следовал наблюдаемым общим тенденциям траектории, но для более точной оценки требовалось уточнение на основе длинной дуги данных.
#Change5 Оценка вектора состояния ЦИ с обоснованием.
Любители потеряли сигнал ~03.12.2021. Около 3 целых периодов по ~13 дней, что соответствует оптимальному периоду DRO. Кажется, сейчас мы видим космический корабль в восточной элонгации. Итак… (1/н) pic.twitter.com/ycsMR26okS
— Скотт Тилли (@coastal8049) 9 января 2022 г.
От гипотезы к истине…
В течение следующих недель радиопозиция Chang’e 5 отслеживалась наземной станцией с известной стабильной способностью наведения и, по крайней мере, ежедневными отчетами о положение было получено, таким образом была получена длинная дуга наблюдений.
Отчет CE5 в 03:03 UTC, 22 января
RA=11:03:01.39 DEC=11:16:02.8@coastal8049 pic.twitter.com/sdbc1tQWRi
Жан-Люк @LucMilette использует 2,3-метровую антенну и регулярно отслеживает низкоорбитальные спутники в X-диапазоне, что требует точной настройки. Это делает его измерения точными и последовательными для радионаблюдений, а поскольку система доступна 24/7, мы можем проводить качественные наблюдения в любое время.
Другая станция почти ежедневно собирала доплеровские данные. Цель состояла в том, чтобы разработать вектор состояния на основе радиопозиционных наблюдений и сравнить его с доплеровскими данными с помощью инструмента общего анализа миссии НАСА (GMAT) для создания орбитальной модели.
Данные радиопозиционирования, полученные для определения оценки вектора состояния для Чанъэ 5.
После анализа данных радиопозиционирования был получен следующий вектор состояния:
Эпоха = 22 января 2022 г. 23:03:29
Система координат = Earth Equatorial
X = -303953.6243849
Y = -4703.2085043
Z = 20451.4288987
VX = 0.0334510387589
VY = -1.2032499575841
VZ = -0.6523284377768
The state-vector ephemeris for Chang’e 5 plotted за тот же период времени, что и радиопозиционные данные.
Приведенный выше вектор состояния затем был смоделирован в GMAT, и оценки скорости дальности были затем сопоставлены с полученными данными доплеровского сдвига.
Доплеровские данные Chang’e 5 по сравнению с вектором состояния, указанным выше. Данные, которые не соответствуют смоделированному вектору состояния, связаны с синхронизацией космического корабля с наземной станцией. Разница (остатки) остается после вычитания полученных данных из смоделированных данных.
Оставшаяся ошибка невелика и может быть объяснена известной нестабильностью гетеродина Chang’e 5, хаотическим характером ЦИ и ошибками в оценке вектора состояния.
Здесь представлен архив радиопозиционных данных, доплеровских данных и некоторых скриптов анализа.
Chang’e 5 на дальней ретроградной орбите Луны
Анализ моделей GMAT, созданных на основе реальных данных во вращающейся лунной системе отсчета, ясно показывает, что Chang’e 5 находится в DRO Луны.
DRO Chang’e 5, вид с Луны. DRO Chang’e 5, вид с Земли.
Общие параметры орбиты составляют ~70000 км по оси x (сразу за точками L1 и L2 Земля-Луна) и ~100000 км от центра Луны в точках ее вытянутости по оси y. Орбита является ретроградной, поскольку она вращается в направлении, противоположном орбитальному движению Луны вокруг Земли, а плоскость орбиты в значительной степени совпадает с плоскостью эклиптики. Поскольку DRO несколько хаотичен по своей природе, эти параметры должны меняться со временем, но этот класс орбит очень стабилен в общем смысле с течением времени, поэтому Чанъэ 5 может оставаться здесь в течение длительного времени.
Приблизительно один полный оборот Луны в лунной вращающейся системе отсчета. Период обращения по орбите составляет примерно 15,75 дня, а его эллиптическая форма составляет примерно 70 000 x 100 000 км.
Параметры орбиты аналогичны параметрам, запланированным для предстоящей миссии NASA SLS EM-1, запуск которой в настоящее время запланирован на конец 2022 года. Китай еще не делал публичных заявлений о состоянии служебного модуля Chang’e 5 с марта 2021 года. что кажется необычным, поскольку это первый раз, когда космический корабль использует DRO.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Автор Скотт ТиллиОпубликовано Теги Chang’e 5, Китай, EM-1, Луна, радио, спутник, спутниковое слежение, Космос
Скоро стартует новая частная гонка на Луну
Однажды в декабре прошлого года Джон Уокер Моосбругер, 25-летний руководитель проекта лунной робототехники Astrobotic, сидел перед чистой комнатой компании и наблюдал за прибором.
старше его был прикреплен к лунному посадочному модулю. Транспортное средство, названное «Сапсан», представляло собой четырехногую обернутую фольгой канистру размером с джакузи. Прибор — Surface and Exosphere Alterations by Landers, или SEAL — представлял собой датчик размером с обувную коробку, предназначенный для изучения того, как приземление космического корабля воздействует на лунную пыль. Запуск Peregrine запланирован на конец этого года, и это лишь одна из многих миссий, которые частные компании пытаются запустить после многих лет подготовки. С момента своего основания в 2007 году в качестве незначительного конкурента ныне несуществующей Google Lunar XPRIZE компания Astrobotic работала над своим посадочным модулем и подписывала контракты с компаниями, которые хотели установить на него инструменты, планируя в конечном итоге запуск. Но в 2018 году НАСА позвонило со схемой финансирования, которая к середине этого десятилетия превратит Astrobotic в один из нескольких лунных паромов.
С тех пор Уокер готовит такие полезные нагрузки, как SEAL. «Внезапно в конце октября начали появляться [представители НАСА], — говорит Уокер. «Все стало очень реальным».
Где-то в ближайшие четыре или пять месяцев первые за полвека американские миссии на Луну вернутся на спутник Земли. Прибывшие не будут людьми — по крайней мере, пока — и они даже не будут построены правительством. Будущий лунный флот будет состоять из частных космических кораблей, несущих научные эксперименты и другие грузы для платных клиентов, включая НАСА. Посадочный модуль Peregrine компании Astrobotic должен отправиться на новой ракете United Launch Alliance Vulcan Centaur, первый полет которой планируется совершить до конца 2022 года. Сокол 9ракеты, также к концу этого года. Ожидается, что в ближайшие шесть лет последуют еще дюжина фирм, перевозящих грузы, начиная от магнитометра и материалов для будущего лунного базового лагеря и заканчивая небольшим количеством кремированных человеческих останков.
Это будут последние новшества в постепенном наращивании коммерческой космической экономики.
SpaceX запустила свою первую ракету в 2006 году, а с 2012 года она и другие частные компании, такие как Northrop Grumman, доставляли грузы на Международную космическую станцию, а в последнее время и экипажи. В 2021 году наступила долгожданная эра регулярного частного космического туризма, когда миллиардеры и знаменитости начали летать на ракетах в околоземное пространство.
Но полет на Луну — гораздо более сложная задача. Ракеты, которые могут достичь Луны, должны сжигать больше топлива, чем обычные запуски, чтобы уйти с орбиты Земли и выйти на лунную траекторию, и путешествие занимает около трех дней, а не несколько минут, чтобы достичь околоземной орбиты. Хотя у таких компаний, как SpaceX, есть планы по запуску кораблей с экипажем на Луну, ни одна из них не прошла стадию прототипа, поэтому на данный момент гонку на новолуние проводят небольшие компании, такие как Astrobotic.
НАСА не перестало заниматься космическими кораблями; его программа «Артемида», родственная программам «Аполлон», направлена на возвращение людей на лунную поверхность к 2025 году.
Агентство работает над собственной новой лунной ракетой, системой космического запуска, с 2011 года, и ученые до сих пор планируют новые миссии в рамках своей программы. программы исследования планет. Но аутсорсинг этих небольших краткосрочных миссий для промышленности является частью современной стратегии НАСА, заключающейся в том, чтобы платить частным компаниям за то, чтобы они брали на себя часть нагрузки. Чиновники НАСА говорят, что коммерческий лунный рынок усилит конкуренцию, снизит цены и гарантирует, что люди будут возвращаться на Луну независимо от того, кто занимает Белый дом. Со своей стороны, компании надеются, что их грузовые перевозки, субсидируемые НАСА, станут толчком к новому экономическому буму, подобно тому, как трансконтинентальная железная дорога подстегнула развитие Запада в 1919 г.Америка го века. На этот раз ажиотаж будет за лунными металлами, водой и гелием — материалами, которые могли бы стать драгоценными, если бы ракеты начали запускать в Солнечную систему с лунной базовой станции.
Тем временем научные миссии, которые откладывались годами или по иным причинам имели мало шансов достичь космоса, готовы отправиться на Луну. Прибор SEAL, например, является запасной копией прибора, построенного в 1996 году для другой миссии. Тогда он не летал, но теперь, благодаря этой частно-общественной лунной лихорадке, он должен получить свой шанс.
Лунные ученые наблюдают за этой активностью со смесью скептицизма и надежды. «Я все еще в самом начале своей карьеры, и мне уже второй или третий раз говорят, что мы возвращаемся на Луну», — говорит Анджела Стикл, планетолог из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. «Но я думаю, что на этот раз это реально. Запуски зарегистрированы, за них заплатили, и такого у нас никогда не было».
Конечно, устойчивость любого частного предприятия зависит от зарабатывания денег, и перспективы золотой лихорадки на Луне все еще спекулятивны. Действительно ли существует устойчивый рынок для коммерческих лунных посадочных модулей? Это зависит от того, кого вы спросите, и от того, на что способен новый парк роботов.
Частные полеты на Луну, возможно, являются неизбежным следующим шагом в процессе, который НАСА запустило 17 лет назад, создав программу коммерческих орбитальных транспортных услуг (COTS). COTS был планом НАСА платить частным компаниям за разработку кораблей, которые могли бы летать на космическую станцию после вывода из эксплуатации космических шаттлов. НАСА потратило 500 миллионов долларов за пять лет, чтобы помочь SpaceX и Orbital Sciences в разработке новых ракет и грузовых кораблей. Программа увенчалась успехом, что привело к созданию новых многоразовых пусковых установок и транспортных средств, надежно доставляющих припасы на космическую станцию. С тех пор SpaceX выполнила 156 запусков Falcon 9.ракеты, разработанные на начальные деньги НАСА, а в 2020 году компания также начала доставлять на станцию людей-астронавтов.
Наследие программы коммерческих грузов, возможно, было в уме Томаса Цурбухена в декабре 2017 года, когда администрация Трампа объявила о программе, направленной на возвращение на Луну.
Трамп хотел отправить туда астронавтов к 2024 году, и Зурбухен, астрофизик, возглавляющий управление научных миссий НАСА, одновременно увидел возможность увеличить научный бюджет НАСА. Он начал спрашивать: «Что случилось с компаниями, участвовавшими в злополучном Google Lunar XPRIZE?»
Конкурс, организованный Google и Фондом XPRIZE в 2007 году, должен был присудить 20 миллионов долларов первому спускаемому аппарату на Луну, финансируемому из частных источников. Программа завершилась через десять лет без победителя; добраться до Луны было слишком сложно и дорого, чтобы окупить сравнительно скудный кошелек. Один бывший конкурент, израильский стартап под названием SpaceIL, в конце концов добрался до Луны, хотя и совершил незапланированную аварийную посадку в апреле 2019 года. грузов на Луну, в некоторых случаях намного дешевле, чем традиционная миссия НАСА. В их число входили Astrobotic, другое подразделение под названием Moon Express и даже более мелкие фирмы, такие как Micro-Space.
После окончания конкурса многие из этих компаний продолжали работать над своими спускаемыми аппаратами, марсоходами и приборами, а в случае с Astrobotic даже выстраивали клиентов для возможных поездок.
Присматриваясь к этим компаниям и успеху COTS, НАСА в 2018 году создало программу коммерческих услуг по обслуживанию лунной полезной нагрузки (CLPS) стоимостью 2,6 миллиарда долларов, утверждая, что схема с высоким риском и высоким вознаграждением обеспечит больше науки за доллар НАСА, поощряя при этом неоперившуюся лунный рынок, чтобы взлететь. В рамках CLPS — обычно называемой «клипами» — НАСА платит частным компаниям за создание спускаемых аппаратов, вездеходов и других инструментов, а также за проведение на них научных экспериментов. На этот раз, по мнению Цурбухена, шансы, вероятно, были лучше, чем в 2007 году: лунные технологии были более совершенными, и было больше ракет, способных совершить путешествие на Луну.
Геополитика также помогла CLPS сдвинуться с мертвой точки.
Зурбухен смог получить эти 2,6 миллиарда долларов отчасти из-за лунных амбиций Трампа, а отчасти из-за опасений американцев по поводу подъема Китая в космос. В декабре 2020 года китайский посадочный модуль и марсоход прибыли на южный полюс Луны, собирая образцы, которые позже были возвращены на Землю. «У нас есть все основания полагать, что у нас есть очень агрессивный конкурент в лице китайцев, возвращающихся на Луну с тайконавтами», — заявил в ноябре 2021 года администратор НАСА Билл Нельсон, имея в виду китайских астронавтов. «И позиция НАСА и, я думаю, правительства Соединенных Штатов состоит в том, что мы хотим быть там первыми». Внезапно конкуренты Lunar XPRIZE, такие как Astrobotic, вернулись в игру, неся огонь в защиту американских космических интересов. «В 2018 году по контракту была осуществлена китайская лунная миссия и ни одной миссии спускаемого аппарата США», — говорит Дэн Хендриксон, вице-президент по развитию бизнеса в Astrobotic. «Перенесемся в 2021 год: в настоящее время действует семь американских контрактов на посадку на Луну.
Это кардинальные перемены».
Миссии НАСА обычно относятся к одному из трех классов. Флагманские миссии, такие как марсоходы или космический телескоп Джеймса Уэбба, требуют больше всего денег и внимания. Обычно это многомиллиардные проекты, рассчитанные на десятилетия, которыми управляют группы ученых и инженеров со всего космического агентства и партнерские университеты. Миссии, которые немного меньше, относятся к классу под названием «Новые рубежи», и их максимальная сумма составляет 850 миллионов долларов. Миссии «Дискавери» — самые скромные, их максимальная стоимость составляет 450 миллионов долларов. Для запуска любой из этих миссий требуются годы планирования и подготовки, и не каждая миссия выбирается; ученые могут пробовать большую часть своей карьеры, прежде чем приземлятся на миссии «Дискавери» или получат инструмент на космическом корабле «Новые рубежи».
Программа CLPS отличается. Один коммерческий посадочный модуль может нести дюжину полезных грузов, никак не связанных друг с другом.
Ученые, которые в противном случае потратили бы годы на подготовку предложения миссии Discovery, могли бы вместо этого представить простой научный инструмент для миссии CLPS, что означает более быструю научную отдачу за меньшие деньги. «Вам не нужно тратить 15 лет на постройку космического корабля, если вы можете сделать это за два», — говорит Стикл.
По состоянию на апрель 2022 года CLPS заключила контракты на семь поставок с четырьмя компаниями: Astrobotic, Intuitive Machines, Firefly Aerospace и Masten Space Systems. Peregrine от Astrobotic и два посадочных модуля Intuitive Machines Nova-C будут запущены первыми, запуск которых запланирован на конец 2022 года.0003
«Мы перешли от 50 лет отсутствия полетов на Луну к семи поставкам, запланированным на следующие три с половиной года», — сказал Крис Калберт, руководитель программы CLPS в Космическом центре имени Джонсона НАСА, на панельной дискуссии в ноябре. 2021.
Firefly Aerospace надеется, что ее космический корабль Blue Ghost станет одним из первых частных транспортных средств, достигших Луны.
Предоставлено: Дон Фоли.
. Эксперименты не будут единственным грузом в первых частных лунных миссиях. Манифест Astrobotic включает в себя, среди прочего, предметы от Мексиканского космического агентства, которое запускает первые лунные инструменты из Латинской Америки; японская компания Astroscale, отправляющая капсулу времени с сообщениями от детей со всего мира; и две фирмы, обещающие доставить кремированные человеческие останки на поверхность Луны от имени членов семьи, которые хотят провести своего любимого человека на небесах.
Но если миссии приземлятся благополучно, они также принесут много научных результатов, возможно, ответив на некоторые из самых неотложных вопросов, которые у нас все еще есть о Луне. Исследователи спорят о том, как именно образовался наш спутник и когда. Они ставят под сомнение природу лунотрясений, выветривания солнечным ветром, а также степень и природу лунной воды. Ученые точно не знают, почему ближняя и дальняя стороны Луны кажутся такими разными.
Разгадывание этих загадок о Луне поможет нам понять, как люди могут когда-нибудь там жить и работать. Но в более широком смысле исследование этих вопросов поможет нам понять, как сформировалась Земля и ее компаньон, как эволюционировало Солнце и, возможно, даже жизненно важно ли такое тело, как Луна, для возможного возникновения жизни.
Первые несколько наград за эксперименты CLPS достались простым и дешевым научным приборам. В некоторых случаях НАСА искало запасные части, такие как SEAL, которые лежали на полке, возможно, отмененные из ранее предложенных миссий или оставшиеся от других космических кораблей. Роберт Гримм, планетолог из Юго-Западного научно-исследовательского института, который строит несколько инструментов для полетов на разных посадочных модулях, говорит, что один из сотрудников агентства пошутил над ним: «Нам так не хватает полезной нагрузки, что мы отправим камни обратно на Луну. ”
В ходе своей первой миссии, намеченной на четвертый квартал 2022 года, лунный посадочный модуль Astrobotic Peregrine доставит два десятка полезных грузов, включая прибор SEAL, к Lacus Mortis, шестиугольной лавовой равнине на северо-восточной стороне ближней стороны Луны.
Один из Nova-C компании Intuitive Machines доставит шесть полезных грузов к Oceanus Procellarum, обширной темной равнине на западном краю Луны. Другой должен принести масс-спектрометр и бур под названием PRIME-1, который будет извлекать и пробовать лунный лед в районе южного полюса. В более поздних миссиях будут предприняты попытки исследовать более смелые участки с более интересными геологическими особенностями и, среди прочего, будут доставлены инструменты для изучения магнитного поля и геологии Луны. Astrobotic даже выиграл 19 долларов.Контракт на 9,5 миллионов долларов США на доставку большого марсохода VIPER, крупной научной миссии по поиску воды на Южном полюсе в 2023 году. 2021 г. на рейс 2024 г. Его проект под названием Lunar Vertex будет исследовать магнитную аномалию в области под названием Reiner Gamma, которая содержит яркую поверхностную маркировку в форме головастика. Водоворот известен со времен Ренессанса, но ученые спорят о том, как он образовался. Некоторые теории предполагают, что магнитное поле Луны изменило движение поверхностной пыли, тогда как другая постулирует, что столкновение с хвостом кометы изменило лунную поверхность.
Lunar Vertex будет изучать область узора пейсли в течение примерно одного лунного дня — 13 земных дней — чтобы определить магнитные свойства, происхождение и многое другое.
Согласно традиционному процессу выбора миссии НАСА, Лунар Вертекс должен был стать частью космического корабля стоимостью 450 миллионов долларов. Вместо этого он стоит 30 миллионов долларов в качестве одного из нескольких инструментов на борту убогого посадочного модуля Intuitive Machines. Само оборудование также дешевле и проще, чем типичная планетарная научная миссия — Nova-C представляет собой тонкий шестигранник размером с британскую телефонную будку. Бретт Деневи, планетолог из Лаборатории прикладной физики, курирует конструкцию камеры миссии. «Для Lunar Vertex детекторы буквально подобны детекторам камер мобильных телефонов», — говорит она.
У Гримма есть инструменты, направленные к бассейну Шредингера, ударному кратеру на дальней стороне, который имеет пиковое кольцо — плато или вторичное кольцо внутри края кратера, которое является отличительной чертой крупных ударов.
Миссия Шредингера будет нести лунный сейсмометр — первый, совершивший посадку на Луне после Аполлона, и первый на обратной стороне — вместе с буром для изучения внутренней части Луны. Гримм говорит, что они предоставят более полную картину внутреннего тепла и структуры Луны, помогая понять, как появился спутник.
Другие эксперименты, запуск которых запланирован на следующие шесть лет, будут изучать влияние приземления космических кораблей на лунный реголит, очищая космические корабли и места обитания. Они будут исследовать радиационную обстановку на Луне; изучить его углекислый газ, метан и другие летучие вещества; поиск водяного льда; и отслеживать радиоволны на поверхности, информируя о планах строительства радиотелескопов на Луне в будущем. Все эти миссии ответят на ключевые исследовательские вопросы, продемонстрируют новые технологии, подготовят ученых и астронавтов к возможному прибытию людей и, если партнеры по отрасли осуществят свое желание, стимулируют новый тип лунной экономики.
Инвесторы и предприниматели, работающие в этой итерации частной космической индустрии, конечно же, не все мотивированы научным любопытством. Они хотят зарабатывать деньги на лунных ресурсах и увеличении количества людей и предприятий, заинтересованных в этих ресурсах. Но ценность этого лунного материала пока гипотетическая.
Возьмите лунную воду, которой может быть много внутри постоянно затененных кратеров. Со временем и усилиями вода теоретически может быть разделена на составные части, кислород и водород, для использования в качестве ракетного топлива. Тем не менее, добыча лунной воды будет прибыльной только в том случае, если на Луне в конечном итоге появится активная стартовая площадка, которая позволит создать экономику исследования Солнечной системы. Кроме того, создание инфраструктуры для преобразования воды в ракетное топливо на другом небесном теле будет затруднено, даже если рынок для этого существует.
Большинство инвесторов говорят, что на Луне можно заработать задолго до того, как она станет аванпостом для добычи полезных ископаемых.
«Если бы это была вся история, то я бы очень нервничал», — говорит Чад Андерсон, управляющий партнер венчурной компании Space Capital, которая инвестировала в Astrobotic в 2016 году. Андерсон отслеживает инвестиции в космические предприятия и говорит, что $258 млрд был вложен в 1688 таких компаний с 2013 года, что свидетельствует о том, что венчурные капиталисты видят широкие возможности за пределами Земли.
Андерсон говорит, что эта волна экспериментов может привести к прибыльному циклу, в котором первые инструменты сделают многообещающие находки, что приведет к большему количеству вопросов и, в конечном итоге, к новому интересу со стороны старателей, которые хотят найти и извлечь все, что может предложить луна. «Программа CLPS — это очень элегантный способ стимулирования рынка и стимулирования нескольких компаний на рынке», — говорит он. «По аналогии с добычей полезных ископаемых, экономика строится вокруг людей, которые отправляются на поиски золота, и вы собираетесь начать продавать им кирки, лопаты и спецодежду».
В случае Луны лопаты — это такие вещи, как средства связи и солнечная энергия, которые поставщик посадочных модулей может продавать за определенную плату.
Хань Нгуен, аспирант Лондонской школы экономики, изучающий государственную политику и интересующийся коммерческой космической отраслью, говорит, что государственное финансирование может стимулировать появление нового рынка. «Я думаю, что, поскольку правительство предоставляет возможность некоторым компаниям разрабатывать свои продукты, — говорит она, — другие компании увидят потребность в услугах или продуктах, которые они могут удовлетворить».
Однако у SpaceX была встроенная клиентская база, включая правительства других стран — Нгуен отметил, что одним из ее первых клиентов была Малайзия — и американские агентства, такие как министерство обороны. Для Луны потенциальные коммерческие клиенты не столь очевидны, говорит Мэтью Вайнцирл, профессор Гарвардской школы бизнеса, изучающий экономику космоса. «В чем большой плюс?» он говорит.
«Откуда возьмется большой спрос на образы рынка на Луне, по которому ходят люди? Это именно то напряжение, с которым я борюсь, и, я предполагаю, с этим борются люди в индустрии. Определенно есть люди, которые надеются, что туризм, производство и тому подобное принесут плоды». Тем не менее Вайнцирль добавляет, что Земля полна неограниченного капитала, и космос предлагает одно новое место для его размещения.
Лунные ученые, как правило, двояко относятся к перспективам дешевых и частых частных полетов на Луну. Несколько ведущих лунных исследователей призывают к большей прозрачности и лучшему планированию. «Я думаю, что есть смешанные чувства, — говорит Стикл.
После «Аполлона» исследование Луны основывалось на иногда неловком симбиозе между ура-патриотизмом и чванством, присущим пилотируемым космическим полетам, и более целенаправленным, прагматичным подходом к научным исследованиям. «Что интересно в лунной науке, так это то, что она часто увязает в более серьезных проблемах, которые не обязательно связаны с наукой», — говорит Деневи.
Даже те, кому не терпится провести свои эксперименты во время первых частных полетов, признают, что CLPS может подорвать масштабные и смелые лунные миссии НАСА. Некоторые ученые, с которыми я разговаривал, указывали на это как на слона в комнате, отмечая, что многочисленные небольшие миссии CLPS могут не допустить такой науки, которую лучше всего можно сделать с помощью более крупной миссии.
Лидеры сообщества пытаются подготовить своих коллег к возможностям, которые предоставляет CLPS, не забывая при этом о возможных подводных камнях, — говорит Эми Фэган, председатель Группы анализа исследования Луны и исследователь Луны в Университете Западной Каролины. Некоторые лунные ученые думают на несколько шагов впереди CLPS, либо потому, что они обеспокоены тем, что могут снизить свои шансы на участие в миссии NASA Discovery, либо потому, что они просто хотят сделать больше.
Обратной стороной, по словам Фэгана, является то, что CLPS может оказаться более устойчивым перед лицом сокращения бюджета или политики, чем более крупные и дорогие чисто государственные проекты.
До сих пор администрация Байдена приняла программу Artemis, начатую при Трампе, и продолжала финансировать контракты CLPS, что удивило некоторых лунологов, привыкших к переменчивым политическим ветрам всякий раз, когда новый президент вступает в должность. «Удивительно, что у нас произошла смена администрации, а Артемида все еще там», — говорит Фэган. «Очевидно, что есть понимание того, что важно вернуться на Луну».
В то время как «Аполлон» был демонстрацией американского интеллекта и геополитической мощи, эти новые миссии спустя полвека продемонстрируют нынешнюю версию субсидируемого государством капитализма в стране, в конечном итоге разделив контроль — и кредит — с предпринимателями. Ученые, которые просто хотят больше узнать о мире-компаньоне Земли, должны получить ответы независимо от того, кто запускает корабли. Луна, молчаливая и зловещая, как всегда, не будет различать.
Первоначально эта статья была опубликована под названием «Новая гонка на Луну» в журнале Scientific American 327, 2, 72–77 (август 2022 г.